对左右值，左右值引用，移动语义，移动构造函数，拷贝函数，完美转发的总结

2024年5月27日

对左右值，左右值引用，移动语义，移动构造函数，拷贝函数，完美转发的总结

左值，是一个容器，可被追踪(就是有名字)。在表达式结束后依然存在的对象（可以通过名字访问的变量）。
右值，是一个临时表达式、返回值，不可被追踪。只能在表达式中临时存在的值，不能通过名字再次引用，比如字面量（如 10）或表达式的结果、函数返回值。

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左值引用(type&)，另一个已存在的变量的别名，相当于快捷方式
右值引用(type&&)，另一个临时常量、临时表达式的别名

如果说左值引用是另一个左值的快捷方式
那么右值引用就是另一个右值的快捷方式
但右值引用较左值引用是要特殊的，因为右值移动作为参数时，更像是移动，也就是触发移动构造或移动赋值操作，而不是进行代价较高的拷贝操作。

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拷贝构造函数
使用左值引用，分深浅拷贝
浅拷贝是指仅将值拷贝，这将引发“两个对象指向一个内存区域”的问题，因为值拷贝的同时也将相同的地址给拷贝了
深拷贝则是将对象内存再复制一个，两个对象指向两个不同的内存区域，但内存区域是相同的内容

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移动语义
将一个地方的资源移动到另一个地方的行为，就叫做移动语义
需要将右值引用作为参数来实现这一点
因为一旦一个地方将要被移动，它就会被降级为临时对象，而右值引用就是专门处理临时对象的

移动构造函数和移动赋值重载运算符是移动语义的具体提现
如果实现这两个方法，需要留意将形参 delete 掉

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完美转发
指的是将函数重载，区分左值参数和右值参数的版本并分别进行特殊处理
然后用一个(模板)函数来决定形参究竟是左值参数还是右值参数，这往往是由 std::forward 方法实现

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chatGPT补充：

左值和右值

左值（lvalue）：可以取地址的对象，具有持久的内存地址。例如，变量x就是一个左值：

int x = 10;
int* p = &x; // p 是指向 x 的指针

右值（rvalue）：临时对象或表达式的结果，不能取地址。例如，字面常量和表达式的结果都是右值：

int x = 3;     // 3 是右值
int y = x + 5; // x + 5 是右值
int z = f();   // f的返回值是右值

左值引用和右值引用

左值引用（lvalue reference）：

int a = 10;
int& ref = a; // ref 是 a 的左值引用

右值引用（rvalue reference）：

int&& rref = 20; // rref 是右值 20 的右值引用

右值引用允许我们捕捉即将被销毁的临时对象，这使得“移动语义”成为可能。

拷贝构造函数

拷贝构造函数用于创建对象的副本：

class MyClass {
public:
    int* data;
    MyClass(int value) : data(new int(value)) {}

    // 拷贝构造函数（浅拷贝）
    MyClass(const MyClass& other) : data(other.data) {}

    // 拷贝构造函数（深拷贝）
    MyClass(const MyClass& other) : data(new int(*other.data)) {}
};

浅拷贝会导致多个对象指向同一个内存区域，而深拷贝会创建独立的副本。

移动语义

移动构造函数和移动赋值运算符：

class MyClass {
public:
    int* data;
    MyClass(int value) : data(new int(value)) {}

    // 移动构造函数
    MyClass(MyClass&& other) noexcept : data(other.data) {
        other.data = nullptr; // 将其他对象的指针置为nullptr，表示它不再拥有资源
    }

    // 移动赋值运算符
    MyClass& operator=(MyClass&& other) noexcept {
        if (this != &other) {
            delete data; // 释放旧资源
            data = other.data;
            other.data = nullptr;
        }
        return *this;
    }

    ~MyClass() {
        delete data;
    }
};

移动构造函数和移动赋值运算符的核心是将资源从一个对象“移动”到另一个对象，并确保原对象不再拥有这些资源。

完美转发

完美转发允许我们在模板函数中保留参数的左值或右值属性：

#include <utility>

void process(int& i) { /* 左值处理 */ }
void process(int&& i) { /* 右值处理 */ }

template<typename T>
void forward(T&& t) {            // 注意这里需要是右值引用形参
    process(std::forward<T>(t)); // 根据T类型决定调用左值或右值版本的process
}

通过使用std::forward，我们可以将模板参数完美地转发到目标函数，保持其左值或右值属性。

注：为什么代码

void process(int& i) { /* 左值处理 */ }
void process(int&& i) { /* 右值处理 */ }

是特化类型（指明类型，指明了是 int，但上层调用函数 forward 却是一个模板函数）？

也可以使用函数模板来保持一致

但在这种实现方式中，右值引用的参数被绑定到非常临时的右值引用，这可能不是你期望的结果

所以如果我们想要精确区分左值和右值，则更倾向于使用函数重载而不是模板函数重载