C++右值引用和完美转发

1.左值右值区别

        下图简要表示了左值和右值的区别

 

        右值：只能在=右边的值。
        左值：可以在=左边的值。

        右值不能在=左边。
        左值也可以在=右边。

        如下代码表示不同的左右值：

int n = 1;
string s = "Hello World";
const float PI = 3.1415926535;
const float PI_2 = PI * 2;
string t = string("abc");
/*
上面代码中，n、s、PI、PI_2、t都是左值；
1、"Hello World"、3.1415926535、PI * 2,string("abc")这些都是右值。
字符串字面量的右值身份存在争议，因为它可以取地址，例如:&(“abc”)，但它是货真价实的右值。
*/

        左值和右值具有如下区别：

2.左值引用和右值引用实例

        在C++11之前，没有左值引用与右值引用之分，引用专指左值引用。如果不做区分，就会有以下这种情况出现：

#include 
using namespace std;
 
void printstirng(string& s){
    cout << s;
}
 
int main(){
    string s="abc";
    printstring(s); // 正确
    printstring("abc"); // 发生错误
}

         自定义的类对象也是如此：

#include 
using namespace std;
 
class Demo{};
void Func(Demo &){
  cout << "Func(Demo &)" << endl;
}
 
int main(){
    Demo d;
    Func(d); // OK
    Func(Demo()); // parse error
}

         原因在于：d是左值(有名对象)，Demo()是右值(匿名对象/临时对象)。在之前的编码过程中我们很有可能几乎都没遇到过这种问题，因为C++对const&添加特殊技能：既能接受左值又能接受右值。上面两个例子把函数参数加上const，即void Print(const string& s)和void Func(const Demo &)，问题就解决了。void Func(const Demo &)类型匹配解决了，为什么void Print(const string& s)也可以了呢？因为编译器自动把根据函数参数类型string，自动为"abc"构造一个临时对象string("abc")，这是默认类型转换。

        但是这种解决方式只是解决了参数不变的情况，如果参数可变问题依然存在。例如如下用户类，记录用户名、密码和登录次数，提供一个函数bool Login(User& user);登录成功后，返回true，并且修改登录次数count。：

struct User{
  string name;
  string pass;
  int count;
}
 
 
 
bool Login(User& user) {
    // 此处略去验证
    user.count++;
    return true
}

        上面情况只能使用变量，不能使用右值(匿名对象)，否则会出现上面的错误。但这种情况是存在的，只关注用户能否登录，不关心登录次数，使用右值(匿名对象)，无可厚非，只是C++11之前语法不支持(实际中遇到这种请款，可以改设计改接口。)。于是，右值引用可以解决这种问题。重载上面的函数。这样Login()既可以接受左值又可以接受右值。

bool Login(User&& user) {
    // 此处略去验证
    user.count++;
    return true
}

3.完美转发

        上面虽然把问题解决了，但是为了解决右值问题，每个函数都要写两边，并且函数名和函数体都一样，只是参数类型有区分，一个是左值，一个是右值。问题变得更加麻烦了。于是，在模板语法上添加了一个完美转发的语法。(C++滚雪球式添加新的语法，导致C++愈来愈复杂)

        上面两个Login()函数可以合并成为：

template<class T>
bool Login(T&& user) {
    // 此处略去验证
    user.count++;
    return true
}

        此时，这里的&&已经不是右值引用了，而是被称为万能引用(universal references)，而这种用法称为完美转发。当传入右值时，模板特化成bool Login(User&& user)，当传入左值时，模板特化成bool Login(User& user)。瞬间解决上面的问题。

        &&在模板参数中表示万能引用，在非模板参数中表示右值引用。