标签：c++11 右值引用 完美转发 move语义 rvalue reference
深入右值引用，move语义和完美转发
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乍看起来，move语义使得你可以用廉价的move赋值替代昂贵的copy赋值，完美转发使得你可以将传来的任意参数转发给 其他函数，而右值引用使得move语义和完美转发成为可能。然而，慢慢地你发现这不那么简单，你发现std::move并没有move任何东西，完美转发也并不完美，而T&&也不一定就是右值引用……
move语义
最原始的左值和右值定义可以追溯到C语言时代，左值是可以出现在赋值符的左边和右边，然而右值只能出现在赋值符的右边。在C++里，这种方法作为初步判断左值或右值还是可以的，但不只是那么准确了。你要说C++中的右值到底是什么，这真的很难给出一个确切的定义。你可以对某个值进行取地址运算，如果不能得到地址，那么可以认为这是个右值。例如：
int& foo();
foo() = 3; //ok, foo() is an lvalue
int bar();
int a = bar(); // ok, bar() is an rvalue
为什么要move语义呢？它可以让你写出更高效的代码。看下面代码：
string foo();
string name("jack");
name = foo();
第三句赋值会调用string的赋值操作符函数，发生了以下事情：
这就显得很不高效，在C++11之前，你要些的高效点，可以是swap交换资源。C++11的move语义就是要做这事，这时重载move赋值操作符
string& string::operator=(string&& rhs);
move语义不仅仅用于右值，也用于左值。标准库提供了std::move方法，将左值转换成右值。因此，对于swap函数，我们可以这样实现：
template<class T>
void swap(T& a, T& b)
{
T temp(std::move(a));
a = std::move(b);
b = std::move(temp);
}
右值引用
string&& 这个类型就是所谓的右值引用，而把T&称之为左值引用。注意，不要见到T&&就认为是右值引用，例如，下面这个就不是右值引用：
T&& foo = T(); //右值引用
auto&& bar = foo; // 不是右值引用
实际上，T&&有两种含义，一种就是常见的右值引用；另一种是即可以是右值引用，也可以是左值引用，Scott Meyers把这种称为Universal Reference，后来C++委员把这个改成forwarding reference,毕竟forwarding reference只在某些特定上下文才出现。
有了右值引用，C++11增加了move构造和move赋值。考虑这个情况：
void foo(X&& x)
{
// ...
}
那么问题来了，x的类型是右值引用，指向一个右值，但x本身是左值还是右值呢？C++11对此做出了区分：
Things that are declared as rvalue reference can be lvalues or rvalues. The distinguishing criterion is: if it has a name, then it is an lvalue. Otherwise, it is an rvalue.
由此可知，x是个左值。考虑到派生类的move构造，我们因这样写才正确：
Derived(Derived&& rhs):Base(std::move(rhs) //std::move不可缺
{ ... }
有一点必须明白，那就是std::move不管接受的参数是lvalue,还是rvalue都返回rvalue。因此我们可以给出std::move的实现如下（很接近于标准实现）：
template <class T>
typename remove_reference<T>::type&& move(T&& t)
{
using RRefType = typename remove_reference<T>::type&&;
return static_cast<RRefType>(t);
}
完美转发
假设有一个函数foo,我们写出如下函数，把接受到的参数转发给foo：
template<class T>
void fwd(TYPE t)
{
foo(t);
}
我们一个个来分析：
你很难找到一个好方法来实现它，右值引用的引入解决了这个问题，在这种上下文时，它成为forwarding reference。 这就涉及到两条原则。第一条原则是引用折叠原则：
第二条是特殊模板参数推导原则：
1.如果fwd传进的是个A类型的左值，那么T被决议为A&。 2.如果fwd传进的是个A类型的右值，那么T被决议为A。
将两条原则结合起来，就可以实现完美转发。
A x;
fwd(x); //推导出fwd(A& &&) 折叠后fwd(A&)
A foo();
fwd(foo());//推导出fwd(A&& &&) 折叠后 fwd(A&&)
std::forward应用于forwarding reference，代码看起来如下：
template<class T>
void fwd(T&& t)
{
foo(std::forward<T>(t));
}
要想展开完美转发的过程，我们必须写出forward的实现。接下来就尝试forward该如何实现，分析一下，std::forward是条件cast的，T的推导类型取决于传参给t的是左值还是右值。因此，forward需要做的事情就是当且仅当右值传给t时，也就是当T推导为非引用类型时,forward需要将t（左值）转成右值。forward可以如下实现:
template<class T>
T&& forward(typename remove_reference<T>::type& t)
{
return static_cast<T&&>(t);
}
现在来看看完美转发是怎么工作的，我们预期当传进fwd的参数是左值，从forward返回的是左值引用；传进的是右值，forward返回的是右值引用。假设传给fwd是A类型的左值，那么T被推导为A&:
void fwd(A& && t)
{
foo(std::forward<A&>(t));
}
forward<A&>实例化：
A& && forward(typename remove_reference<A&>::type& t)
{
return static_cast<A& &&>(t);
}
引用折叠后：
A& forward(A& t)
{
return static_cast<A&>(t);
}
可见，符合预期。再看看传入fwd是右值时，那么T被推导为A:
void fwd(A && t)
{
foo(std::forward<A>(t));
}
forward<A>实例化如下：
A&& forward(typename remove_reference<A>::type& t)
{
return static_cast<A&&>(t);
}
也就是：
A&& forward(A& t)
{
return static_cast<A&&>(t);
}
forward返回右值引用，很好，完全符合预期。
总结
C++11之前，auto_ptr不能放入容器中，C++11的move语义解决了这个问题，unique_ptr就是auto_ptr的替代版。如果声明个指向引用的引用类型的变量，比如你写出如下代码：
int a = 3;
auto & & b = a;
这是不合法，编译器会报错。再看看完美转发:
void f(vector<int> vi;
f({1,2,3});//ok
fwd({1,2,3})//error
还有些其他情况，你需要明白，完美转发也不完美。
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