[转] 左值与右值,左值引用与右值引用(C++11)
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- 关于左值和右值的定义
- 转移语义以及转移构造函数和转移复制运算符
右值引用是解决语义支持提出的
https://blog.csdn.net/xiaolewennofollow/article/details/52559306
这篇文章要介绍的内容和标题一致，关于C++ 11中的这几个特性网上介绍的文章很多，看了一些之后想把几个比较关键的点总结记录一下，文章比较长。给出了很多代码示例，都是编译运行测试过的，希望能用这些帮助理解C++ 11中这些比较重要的特性。
关于左值和右值的定义
左值和右值在C中就存在，不过存在感不高，在C++尤其是C++11中这两个概念比较重要，左值就是有名字的变量（对象），可以被赋值，可以在多条语句中使用，而右值呢，就是临时变量（对象），没有名字，只能在一条语句中出现，不能被赋值。
在 C++11 之前，右值是不能被引用的，最大限度就是用常量引用绑定一个右值，如 :
const int& i = 3;在这种情况下，右值不能被修改的。但是实际上右值是可以被修改的，如 :
T().set().get();T 是一个类，set 是一个函数为 T 中的一个变量赋值，get 用来取出这个变量的值。在这句中，T() 生成一个临时对象，就是右值，set() 修改了变量的值，也就修改了这个右值。 既然右值可以被修改，那么就可以实现右值引用。右值引用能够方便地解决实际工程中的问题，实现非常有吸引力的解决方案。
右值引用
左值的声明符号为”&”， 为了和左值区分，右值的声明符号为”&&”。
给出一个实例程序如下
#include <iostream>
void process_value(int& i)
{
std::cout << "LValue processed: " << i << std::endl;
}
void process_value(int&& i)
{
std::cout << "RValue processed: " << i << std::endl;
}
int main()
{
int a = 0;
process_value(a);
process_value(1);
}结果如下
wxl@dev:~$ g++ -std=c++11 test.cpp
wxl@dev:~$ ./a.out
LValue processed: 0
RValue processed: 1Process_value 函数被重载，分别接受左值和右值。由输出结果可以看出，临时对象是作为右值处理的。
下面涉及到一个问题： 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.
对上面的程序稍作修改就可以印证这个说法
#include <iostream>
void process_value(int& i)
{
std::cout << "LValue processed: " << i << std::endl;
}
void process_value(int&& i)
{
std::cout << "RValue processed: " << std::endl;
}
int main()
{
int a = 0;
process_value(a);
int&& x = 3;
process_value(x);
}wxl@dev:~$ g++ -std=c++11 test.cpp
wxl@dev:~$ ./a.out
LValue processed: 0
LValue processed: 3x 是一个右值引用，指向一个右值3，但是由于x是有名字的，所以x在这里被视为一个左值，所以在函数重载的时候选择为第一个函数。
右值引用的意义
直观意义：为临时变量续命，也就是为右值续命，因为右值在表达式结束后就消亡了，如果想继续使用右值，那就会动用昂贵的拷贝构造函数。（关于这部分，推荐一本书《深入理解C++11》） 右值引用是用来支持转移语义的。转移语义可以将资源 ( 堆，系统对象等 ) 从一个对象转移到另一个对象，这样能够减少不必要的临时对象的创建、拷贝以及销毁，能够大幅度提高 C++ 应用程序的性能。临时对象的维护 ( 创建和销毁 ) 对性能有严重影响。 转移语义是和拷贝语义相对的，可以类比文件的剪切与拷贝，当我们将文件从一个目录拷贝到另一个目录时，速度比剪切慢很多。 通过转移语义，临时对象中的资源能够转移其它的对象里。 在现有的 C++ 机制中，我们可以定义拷贝构造函数和赋值函数。要实现转移语义，需要定义转移构造函数，还可以定义转移赋值操作符。对于右值的拷贝和赋值会调用转移构造函数和转移赋值操作符。如果转移构造函数和转移拷贝操作符没有定义，那么就遵循现有的机制，拷贝构造函数和赋值操作符会被调用。 普通的函数和操作符也可以利用右值引用操作符实现转移语义。
转移语义以及转移构造函数和转移复制运算符
以一个简单的 string 类为示例，实现拷贝构造函数和拷贝赋值操作符。
class MyString {
private:
char* _data;
size_t _len;
void _init_data(const char *s) {
_data = new char[_len+1];
memcpy(_data, s, _len);
_data[_len] = '\0';
}
public:
MyString() {
_data = NULL;
_len = 0;
}
MyString(const char* p) {
_len = strlen (p);
_init_data(p);
}
MyString(const MyString& str) {
_len = str._len;
_init_data(str._data);
std::cout << "Copy Constructor is called! source: " << str._data << std::endl;
}
MyString& operator=(const MyString& str) {
if (this != &str) {
_len = str._len;
_init_data(str._data);
}
std::cout << "Copy Assignment is called! source: " << str._data << std::endl;
return *this;
}
virtual ~MyString() {
if (_data) free(_data);
}
};
int main() {
MyString a;
a = MyString("Hello");
std::vector<MyString> vec;
vec.push_back(MyString("World"));
} Copy Assignment is called! source: Hello
Copy Constructor is called! source: World这个 string 类已经基本满足我们演示的需要。在 main 函数中，实现了调用拷贝构造函数的操作和拷贝赋值操作符的操作。MyString(“Hello”) 和 MyString(“World”) 都是临时对象，也就是右值。虽然它们是临时的，但程序仍然调用了拷贝构造和拷贝赋值，造成了没有意义的资源申请和释放的操作。如果能够直接使用临时对象已经申请的资源，既能节省资源，有能节省资源申请和释放的时间。这正是定义转移语义的目的。
我们先定义转移构造函数。
MyString(MyString&& str) {
std::cout << "Move Constructor is called! source: " << str._data << std::endl;
_len = str._len;
_data = str._data;
str._len = 0;
str._data = NULL;
}有下面几点需要对照代码注意：
- 参数（右值）的符号必须是右值引用符号，即“&&”。
- 参数（右值）不可以是常量，因为我们需要修改右值。
- 参数（右值）的资源链接和标记必须修改。否则，右值的析构函数就会释放资源。转移到新对象的资源也就无效了。
现在我们定义转移赋值操作符。
MyString& operator=(MyString&& str) {
std::cout << "Move Assignment is called! source: " << str._data << std::endl;
if (this != &str) {
_len = str._len;
_data = str._data;
str._len = 0;
str._data = NULL;
}
return *this;
}这里需要注意的问题和转移构造函数是一样的。 增加了转移构造函数和转移复制操作符后，我们的程序运行结果为 :
由此看出，编译器区分了左值和右值，对右值调用了转移构造函数和转移赋值操作符。节省了资源，提高了程序运行的效率。 有了右值引用和转移语义，我们在设计和实现类时，对于需要动态申请大量资源的类，应该设计转移构造函数和转移赋值函数，以提高应用程序的效率。
关于std::move()和std::forward 再次推荐一本书：《effective modern C++》 英文版的，这里有篇关于其中item25的翻译不错
请看这里 https://blog.csdn.net/coolmeme/article/details/44459999
但是这几点总结的不错
-
std::move执行一个无条件的转化到右值。它本身并不移动任何东西；
-
std::forward把其参数转换为右值，仅仅在那个参数被绑定到一个右值时；
- std::move和std::forward在运行时（runtime）都不做任何事。
/*
* MS.cpp
*
* Created on: 2020年10月28日
* Author: xor
*/
#include <iostream>
#include <string.h>
#include <utility>
class MS {
private:
char* _data;
size_t _len;
void _init_data(const char *s) {
_data = new char[_len+1];
memcpy(_data, s, _len);
_data[_len] = '\0';
}
public:
MS() {
_data = NULL;
_len = 0;
}
MS(const char *str)
{
if(str)
{
_len = strlen(str)+1;
_data = new char[strlen(str)+1];
memcpy(_data, str, _len);
}
else
{
_data = new char[1];
_data[0] = '\0';
}
}
MS(MS &&ms)
{
_data = ms._data;
_len = ms._len;
ms._data = NULL;
ms._len = 0;
std::cout << _data << " lc " << _len << std::endl;
}
MS &operator=(MS &&ms);
};
MS &MS::operator =(MS &&ms)
{
if(this != &ms)
{
_data = ms._data;
_len = ms._len;
ms._data = NULL;
ms._len = 0;
}
std::cout << _data << " lop " << _len << std::endl;
return *this;
}
int main()
{
MS &&ms = MS("hik");
MS ms1(std::forward<MS>(ms));
return 0;
}