std::move实现详解

参考

1. std::move实现详解
2. effective morder c++: 理解auto

std::move的定义

移动函数std::move定义在头文件<utility>之中。

下面的定义截取自gcc源码：

/**
 *  @brief  Convert a value to an rvalue.
 *  @param  __t  A thing of arbitrary type.
 *  @return The parameter cast to an rvalue-reference to allow moving it.
*/
template<typename _Tp>
  constexpr typename std::remove_reference<_Tp>::type&&
  move(_Tp&& __t) noexcept
  { return static_cast<typename std::remove_reference<_Tp>::type&&>(__t); }

从大体上看，我们可以看到std::move()是一个模板函数，函数的传参为_Tp&& __t，返回右值引用typename std::remove_reference<_Tp>::type&&。其注释说明了以下几点信息：

• 此函数用于将一个值转换为一个右值（注意这里没有强调被转换的值是“左值”还是右值，仅说了是“值”）
• __t是任意类型的参数
• 函数会将参数__t转化为一个右值引用，使其可以移动

std::remove_reference

std::remove_reference也是个函数模板，从名称上就比较好理解，即为移除引用。所以我们只想知道，它是如何移除引用的。

我们先来看看std::remove_reference的定义：

/// remove_reference
template<typename _Tp>
  struct remove_reference
  { typedef _Tp   type; };

template<typename _Tp>
  struct remove_reference<_Tp&>
  { typedef _Tp   type; };

template<typename _Tp>
  struct remove_reference<_Tp&&>
  { typedef _Tp   type; };

再回头去看std::move的return语句中的std::remove_reference<_Tp>::type&&，结合remove_reference的定义。我们可以看到对于模板类型<_Tp>，不论我们传入的是此变量本身的类型，还是引用类型_Tp&，还是右值引用类型_Tp&&最终得到的都是std::remove_reference<_Tp>::type都是最原始的类型, 参考https://cppinsights.io/s/0d3b09d7。

所以std::remove_reference<_Tp>::type&&中的_Tp无论是原始类型、引用类型还是右值引用类型，最终得到的都是一个右值引用（注意最后的 &&）。

综合流程分析

template<typename _Tp>
  constexpr typename std::remove_reference<_Tp>::type&&
  move(_Tp&& __t) noexcept
  { return static_cast<typename std::remove_reference<_Tp>::type&&>(__t); }

本文没有介绍std::move的用法，但是为了能够继续讲解，其参数虽然定义为右值引用类型，但实际上可以接受的参数类型有三种（即原始类型，引用类型和右值引用类型都可以），而返回值的类型则始终是右值引用类型。下面我们逐个解释：

为了说明，这里引入c++中的引用折叠功能：

1. 如果我们要调用的函数的参数为右值引用类型，并且该"右值引用类型"为模板参数类型，如果此时传递一个左值到函数，编译器会推断模板参数的实际类型为"左值引用类型"。
2. X& &、X&& &和X& &&都会被折叠为X&。
3. X&& &&会被折叠为X&&。

下面，假定类型T为原始类型，T&为其引用类型，T&&为其右值引用类型；参数为 t。

传入的类型为T

根据引用折叠的第一条规则，在std::move(t)，模板类型_Tp将被推断为实参t的左值引用类型T&，形参__t的类型就是T& &&，根据折叠规则第二条即为T&。

然后由std::remove_reference<>摘掉T&的引用得到T，通过static_cast转换为T&&类型并返回。

从一个左值static_cast到一个右值引用是允许的
通常情况下，static_cast只能用于其他合法的类型转换。但是，这里又有一条针对右值引用的特许规则：虽然不能隐式地将一个左值转换为右值引用，但我们可以用static_cast显式地将一个左值转换为一个右值引用。

传入的类型为T&

此时，调用std::move(t)，参数t的类型为T&。

在std::move(t)内部，形参 __t 的类型是T&，即 _Tp&& 等价 T&。

根据引用折叠规则第2条，_Tp等价T&（因为T& &&才可折叠为 T&）。

然后由std::remove_reference<>摘掉T&的引用得到T，通过static_cast转换为T&&类型并返回。

引用折叠得到的最终结果是_Tp的类型

传入的类型为T&&

此时，调用std::move(t)，参数t的类型为T&&。

在std::move(t)内部，形参__t的类型是T&&，即_Tp&&等价T&&，推断出_Tp类型即为T。

然后由std::remove_reference<>直接会得到T，由于__t已经是T&&类型，所以static_cast什么也没做，直接返回。