C++11特性之右值引用及完美转发

1. 左值与右值

首先简明扼要地介绍下左值和右值

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。

例如：

int n = 1;
string s = "Hello World";
const float PI = 3.1415926535;
const float PI_2 = PI * 2;
string t = string("abc");

上面这些
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。

说明
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。

区别：

No.	分类	左值	右值
1	生存周期	语句外(语句结束还存在)	语句内(语句结束就不存在的)
2	操作	可以取地址	不可以取地址(字符串字面量除外)

2. 左值引用和右值引用

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 Print(string& s){
     
    cout << s;
}

int main(){
     
    string s="abc";
    Print(s); // OK
    Print("abc"); // parse error
}

自定义对象也会出现这种情况

#include 
using namespace std;

class Demo{
     };
void Func(Demo &){
     
  cout << "Func(Demo &)" << endl;
}

int main(){
     
    Demo d;
    Func(d); // OK
    Func(Demo()); // parse error
}

问题就发生在：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。

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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：
有一个用户类，记录用户名、密码和登录次数。

struct User{
     
  string name;
  string pass;
  int count;
}

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。

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。

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

这样Login()既可以接受左值又可以接受右值。

3. 完美转发

上面虽然把问题解决了，但是你会发现为了解决右值问题，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

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

注意，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。