编程笔记 - C++ 完美转发

C++ 完美转发是泛型编程里一个关键特性，用来在模板函数中保持参数的“原始值类别”（lvalue/rvalue）和属性（const、引用）。

背景

在模板编程中，函数参数往往需要被“原封不动”地传递到另一个函数。例如：

• 如果传入的是左值，就要继续作为左值传给目标函数；
• 如果传入的是右值，就要继续作为右值传给目标函数。

直接写模板会遇到一个问题：参数类型容易丢失引用或值类别，导致额外拷贝或无法调用合适的重载。如下所示：

template<typename T>
void wrapper(T arg) {
    process(arg); // 无论传入左值还是右值，arg都是左值
}

基本机制

完美转发主要依赖于两个机制：

1. 转发引用

当 T 是模版类型参数时，T&& 可以绑定到任何类型的参数（左值或者右值）。它遵循引用折叠规则：

• 当传入左值时，T 推导为 T&，于是 T&& 折叠为 T& && -> T&；
• 当传入右值时，T 推导为 T&&，于是 T&& 折叠为 T&& && -> T&&。

2. forward

std::forward<T>(arg) 会根据 T 的类型，决定是转为左值引用还是右值引用，从而保持原始的值类别。

示例：工厂函数

template<typename T, typename... Args>
std::unique_ptr<T> make_unique(Args&&... args) {
    return std::unique_ptr<T>(new T(std::forward<Args>(args)...));
}

完美转发主要用于在泛型编程和库设计中提升灵活性和效率，减少拷贝和临时对象。