C++之左值、右值、std::forward、std::move总结(二百五十)

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1.前言

本篇目的：理解C++之lambda匿名函数、typedef、using等用法

2.左值、右值功能介绍

1.C++左值、右值概念

• C++中的左值（lvalue）和右值（rvalue）是表达式的属性，用于表示它们在赋值操作中的行为和特性。

• 左值（lvalue）表示一个可以标识内存位置的表达式，它可以出现在赋值语句的左边或右边。左值可以被引用（可以取得其地址）并且在程序的生命周期中保持稳定。简而言之，左值可以出现在等号左边或右边，并且在其他表达式中可以被引用。

• 右值（rvalue）表示一个临时的、无法标识内存位置的表达式，它只能出现在赋值语句的右边。右值不能被引用并且在表达式执行完成后可能会被销毁。右值通常是临时生成的中间结果或字面常量。

2.代码实例

1. 左值示例：

int a = 5;  // 'a'是一个左值，可以在赋值语句的左边或右边使用

int b = a;  // 'a'作为右值，它的值被赋给'b'

int c = a + b;  // 'a'和'b'都是左值，可以在表达式中进行运算

int* ptr = &a;  // 'a'的地址可以被引用

2. 右值示例：

int result = 2 + 3;  // '2 + 3'是一个右值，表示一个临时的表达式结果

int&& temp = 2 + 3;  // '2 + 3'作为右值引用存储在一个右值引用变量中

int getValue();  // 函数返回一个右值

int value = getValue();  // 函数返回的值是一个右值

3.std::move、std::forward功能介绍

1.std::move、std::forward概念

std::forward和std::move是C++标准库中提供的两个函数模板，用于实现移动语义和完美转发（perfect forwarding）。它们在C++11引入的右值引用语法的基础上，提供了更灵活和高效的资源管理和函数参数传递方式。

• 1. std::move函数：
  • std::move用于将一个左值（lvalue）转换为右值引用（rvalue reference），从而能够实现移动语义。
  • 它是通过使用静态转换static_cast来实现的，并且没有运行时开销。
  • std::move的主要作用是为了在移动语义的情况下，将资源的所有权从一个对象转移到另一个对象，避免了不必要的复制操作，提高了性能。

• 2.std::forward`函数：

  • std::forward用于实现完美转发，将函数参数以原有的左值或右值引用方式传递，保持类型不变。
  • 它用于解决函数模板中传递参数的类型保持一致性的问题，能够将右值引用转发为右值引用，将左值引用转发为左值引用。
  • std::forward通过使用模板推导和引用折叠规则来实现。

2.代码实例

v1.0 std::move实例

#include 
#include 
#include 

using namespace std;

int main(){
  //v1.0 std::move()用法.
  string buf1 = "123";
  //string&& Rval1 = buf1;//failed:将左值赋值给右值引用.
  string&& Rval3 = std::move(buf1);//std::move(): 将左值转为右值,赋值给右引用.
  cout << buf1 << endl; 
  return 0;
}

v2.0 std::move实例

#include 
using namespace std;

void test(int& x) {
  printf("xxx------>line = %d, 左值 = %d\n",__LINE__,x);
}

void test(int&& x) {
  printf("xxx------>line = %d, 右值 = %d\n",__LINE__,x);
}

template<typename T>
void foo(T&& arg) {
  test(std::forward<T>(arg));
}

void test_1(int x){
  printf("xxx------>line = %d, 右值 = %d\n",__LINE__,x);
}

void test_2(int& x){
  printf("xxx------>line = %d, 右值 = %d\n",__LINE__,x);
}

int main() {
  //v1.0
  int x = 42;
  test_2(x);//OK:因为test_2接收的是左值,因为x为左值.
  //test_2(42);//报错：接收右值,因为test_2()只接收左值.

  //v2.0：不是设置参数的类型左值(int &)或右值(int &&),则可以接收左值或右值.
  int y = x + 1;
  test_1(x+1);//接收右值：x+1
  test_1(y);//接收左值：y

  //v3.0:通过forward完美左值或右值转换
  foo<>(x); //接收左值: x
  foo<int>(42); //接收右值: 42
  return 0;
}