如何进行C++ 11右值引用的理解

2023-06-17 11:24

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本篇文章给大家分享的是有关如何进行C++ 11右值引用的理解，小编觉得挺实用的，因此分享给大家学习，希望大家阅读完这篇文章后可以有所收获，话不多说，跟着小编一起来看看吧。

C++ 11中引入的一个非常重要的概念就是右值引用。理解右值引用是学习“移动语义”（move semantics）的基础。而要理解右值引用，就必须先区分左值与右值。

对左值和右值的一个最常见的误解是：等号左边的就是左值，等号右边的就是右值。左值和右值都是针对表达式而言的，左值是指表达式结束后依然存在的持久对象，右值是指表达式结束时就不再存在的临时对象。一个区分左值与右值的便捷方法是：看能不能对表达式取地址，如果能，则为左值，否则为右值。下面给出一些例子来进行说明。

int a = 10

int b = 20

int *pFlag = &a;

vector<int> vctTemp;

vctTemp.push_back(1);

string str1 = "hello "

string str2 = "world"

const int &m = 1

请问，a，b, a+b, a++, ++a, pFlag, *pFlag, vctTemp[0], 100, string("hello"), str1, str1+str2, m分别是左值还是右值？

a和b都是持久对象（可以对其取地址），是左值；

a+b是临时对象（不可以对其取地址），是右值；

a++是先取出持久对象a的一份拷贝，再使持久对象a的值加1，***返回那份拷贝，而那份拷贝是临时对象（不可以对其取地址），故其是右值；

++a则是使持久对象a的值加1，并返回那个持久对象a本身（可以对其取地址），故其是左值；

pFlag和*pFlag都是持久对象（可以对其取地址），是左值；

vctTemp[0]调用了重载的[]操作符，而[]操作符返回的是一个int &，为持久对象（可以对其取地址），是左值；

100和string("hello")是临时对象（不可以对其取地址），是右值；

str1是持久对象（可以对其取地址），是左值；

str1+str2是调用了+操作符，而+操作符返回的是一个string（不可以对其取地址），故其为右值；

m是一个常量引用，引用到一个右值，但引用本身是一个持久对象（可以对其取地址），为左值。

区分清楚了左值与右值，我们再来看看左值引用。左值引用根据其修饰符的不同，可以分为非常量左值引用和常量左值引用。

非常量左值引用只能绑定到非常量左值，不能绑定到常量左值、非常量右值和常量右值。如果允许绑定到常量左值和常量右值，则非常量左值引用可以用于修改常量左值和常量右值，这明显违反了其常量的含义。如果允许绑定到非常量右值，则会导致非常危险的情况出现，因为非常量右值是一个临时对象，非常量左值引用可能会使用一个已经被销毁了的临时对象。

常量左值引用可以绑定到所有类型的值，包括非常量左值、常量左值、非常量右值和常量右值。

可以看出，使用左值引用时，我们无法区分出绑定的是否是非常量右值的情况。那么，为什么要对非常量右值进行区分呢，区分出来了又有什么好处呢？这就牵涉到C++中一个著名的性能问题——拷贝临时对象。考虑下面的代码：

vector<int> GetAllScores()

{

vector<int> vctTemp;

vctTemp.push_back(90);

vctTemp.push_back(95);

return vctTemp;

}

当使用vector<int> vctScore = GetAllScores()进行初始化时，实际上调用了三次构造函数。尽管有些编译器可以采用RVO（Return Value Optimization）来进行优化，但优化工作只在某些特定条件下才能进行。可以看到，上面很普通的一个函数调用，由于存在临时对象的拷贝，导致了额外的两次拷贝构造函数和析构函数的开销。当然，我们也可以修改函数的形式为void GetAllScores(vector<int> &vctScore)，但这并不一定就是我们需要的形式。另外，考虑下面字符串的连接操作：

string s1("hello");

string s = s1 + "a" + "b" + "c" + "d" + "e"

在对s进行初始化时，会产生大量的临时对象，并涉及到大量字符串的拷贝操作，这显然会影响程序的效率和性能。怎么解决这个问题呢？如果我们能确定某个值是一个非常量右值（或者是一个以后不会再使用的左值），则我们在进行临时对象的拷贝时，可以不用拷贝实际的数据，而只是“窃取”指向实际数据的指针（类似于STL中的auto_ptr，会转移所有权）。C++ 11中引入的右值引用正好可用于标识一个非常量右值。C++ 11中用&表示左值引用，用&&表示右值引用，如：

int &&a = 10

右值引用根据其修饰符的不同，也可以分为非常量右值引用和常量右值引用。

非常量右值引用只能绑定到非常量右值，不能绑定到非常量左值、常量左值和常量右值（VS2010 beta版中可以绑定到非常量左值和常量左值，但正式版中为了安全起见，已不允许）。如果允许绑定到非常量左值，则可能会错误地窃取一个持久对象的数据，而这是非常危险的；如果允许绑定到常量左值和常量右值，则非常量右值引用可以用于修改常量左值和常量右值，这明显违反了其常量的含义。

常量右值引用可以绑定到非常量右值和常量右值，不能绑定到非常量左值和常量左值（理由同上）。

有了右值引用的概念，我们就可以用它来实现下面的CMyString类。

class CMyString

{

public:

// 构造函数

CMyString(const char *pszclass="lazy" data-src = NULL)

{

cout << "CMyString(const char *pszclass="lazy" data-src = NULL)" << endl;

if (pszclass="lazy" data-src == NULL)

{

m_pData = new char[1];