C++ 11 右值引用

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　　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。

注意：左值右值翻译可能有些问题

　　　　*L-value中的L指的是location，表示可寻址。

　　　　*R-value中的R指的是read，表示可读。

　　对左值和右值的一个最常见的误解是：赋值运算符左边的就是左值，赋值运算符右边的就是右值。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化对象，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：

1 int a = 10;
2 int b = 20;
3 int *ptr = &a;
4 vector<int> vec;
5 vec.push_back(1);
6 string str1 = "Hello ";
7 string str2 = "world";
8 const int& m = 12;

　　请问，a、b、a+b、a++、++a、ptr、*ptr、vec[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，最后返回那份拷贝，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；

　　ptr和*ptr都是持久对象（可以对其取地址），是左值；

　　vec[0]调用重载的[]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，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非常量左值，不能绑定常量左值、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，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：

1 vector<int>  GetAllScores()
2 {
3      vector<int> vctTemp;
4      vctTemp.push_back(90);
5      vctTemp.push_back(95);
6      return vctTemp;   
7 }

　　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）来进行初始化，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，考虑下面的字符串的链接操作：
　　

1 string s1("hello");
2 string s = s1 + "a" + "b" + "c" + "d" + "e";

　　在对s进行初始化时，会产生大量的临时变量，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。怎么解决这个为题呢？如果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非常量右值，不能绑定到非常量左值、常量左值和常量右值。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。

 1 class CMyString
 2 {
 3 public:
 4     CMyString(const char* str = nullptr)
 5     //构造函数
 6     {
 7         cout << "CMyString(const char *str = nullptr)" << endl;
 8         if (str == nullptr)
 9         {
10             m_pData = new char[1];
11             *m_pData = ‘\0‘;
12         }
13         else
14         {
15             m_pData = new char[strlen(str) + 1];
16             strcpy(m_pData, str);
17         }
18     }
19     
20     CMyString(const CMyString& s)
21     //拷贝构造函数
22     {
23         cout << "CMyString(const CMyString &s)" << endl;
24         m_pData = new char[strlen(s.m_pData) + 1];
25         strcpy(m_pData, s.m_pData);
26     }
27     
28     CMyString(CMyString &&s)
29     //move构造函数
30     {
31         cout << "CMyString(CMyString &&s)" << endl;
32         m_pData = s.m_pData;
33         s.m_pData = nullptr;
34     }
35     
36     ~CMyString()
37     //析构函数
38     {
39         cout << "~CMyString()" << endl;
40         delete [] m_pData;
41         m_pData = nullptr;
42     }
43     
44     CMyString& operator=(const CMyString& s)
45     //拷贝赋值函数
46     {
47         cout << "CMyString& operator=(const CMyString& s)" << endl;
48         if (this != & s) {
49             delete [] m_pData;
50             m_pData = new char[strlen(s.m_pData) + 1];
51             strcpy(m_pData, s.m_pData);
52         }
53         return *this;
54     }
55     
56     CMyString& operator=(CMyString&& s)
57     //move赋值函数
58     {
59         cout << "CMyString& operator=(CMyString&& s)" << endl;
60         if (this != &s) {
61             delete [] m_pData;
62             m_pData = s.m_pData;
63             s.m_pData = nullptr;
64         }
65         return *this;
66     }
67 private:
68     char *m_pData;
69 };

　　可以看到，上面添加了move版本的构造函数和赋值函数。那么，添加move版本后，对类的自动生成规则有什么影响呢？唯一的影响就是，如果提供了move版本的构造函数，则不会生成默认的构造函数。另外，编译器永远不会自动生成move版本的构造函数和赋值函数，它们需要显式地添加。

　　当添加了move版本的构造函数和赋值函数的重载形式后，某一个函数调用应当使用哪一个重载版本呢？下面是按照判决的优先级列出的3条规则：

　　　　1、常量值只能绑定到常量引用上，不能绑定到非常量引用上；

　　　　2、左值优先绑定到左值引用上，右值优先绑定到右值引用上；

　　　　3、非常量值优先绑定到非常量引用上。

　　当给构造函数或赋值函数传入一个非常量右值时，依据上面给出的判决规则，可以得出会调用move版本的构造函数或赋值函数。而在move版本的构造函数或赋值函数内部，都是直接“移动了”其内部数据的指针（因为它是非常量右值，是一个临时对象，移动了其内部数据的指针不会导致任何问题，它马上就要被销毁了，只是重复利用了其内存），这样就省去了拷贝数据的大量开销。

　　一个需要注意的地方是，拷贝构造函数可以通过直接调用*this = s来实现，但move构造函数却不能。这是因为在move构造函数中，s虽然是一个非常量右值引用，但其本质却是一个左值（是持久对象，可以对其取地址），因此调用*this = s时，会使用拷贝赋值函数而不是move赋值函数，而这已与move构造函数的语义不符。要使语义正确，需要将左值绑定到非常量右值引用上，C++11提供了move()函数来实现这种转换，因此可以修改为*this = move(s)，这样move构造函数就会调用move赋值函数。

C++ 11 右值引用

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