C++11新特性 : 右值引用 & 移动语义 & 完美转发

右值引用

什么是左值和右值

左值是指表达式结束后依然存在的持久对象，右值是指表达式结束时就不再存在的临时对象。

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。所有的具名变量或对象都是左值，而右值不具名。

在C++11中，右值由两个概念组成：

1. 纯右值。比如非引用返回的临时变量、运算表达式产生的临时变量、原是字面量（10、20、‘a’)、和lambda表达式等。
2. 将亡值。将亡值是C++11新增的，与右值引用相关的表达式，比如将要被移动的对象、T&&函数返回值、std::move返回值和转换为T&&的类型的转换函数的返回值。

因此我们可以总结：C++11中所有的值必属于左值、将亡值、纯右值之一，其中将亡值、纯右值都属于右值。
同时C++11引入了新的类型，右值引用，标记为T &&。

对比左值、右值

右值引用就是对一个右值进行引用的类型。因为右值没有名字，我们只能通过引用的方式找到它。

强调一下：无论声明左值引用还是右值引用都必须立即进行初始化，因为引用类型本身并不拥有所绑定对象的内存，只是该对象的一个别名。通过右值引用的声明，该右值又“重获新生”，其生命周期与右值引用类型变量的生命周期一样，只要该变量还活着，该右值临时量将会一直存活下去。

universal references 未定的引用类型

这个例子可以看出，param有时是左值，有时是右值，因为在上面的例子中有&&。

未定引用类型(universal references)，必须被初始化，它是左值还是右值取决于它的初始化，如果&&被一个左值初始化，它就是一个左值；如果他被一个右值初始化，它就是一个右值。

只有 T &&这样的引用才是未定的引用类型，其他单反具体一点的形式如const T &&、Test &&就都是右值引用。

移动语义

如果希望把一个左值赋值给一个右值引用该怎么做呢？这里引入移动语义std::move()

int a = 10; //a是左值
//int &&b = a; error
int &&b = std::move(a);

std::move可以将一个左值转换成右值

配合右值引用避免深拷贝

move是将对象的状态所有权从一个对象转移到另一个对象，只是转移，没有内存拷贝。

move实际上并不能移动任何东西，**它唯一的功能是将一个左值强制转换为一个右值引用，**使我们可以通过右值引用使用该值，以用于移动语义。强制转换为右值的目的是为了方便实现移动构造

这种move语义是很有用的，比如一个对象中有一些指针资源或者动态数组，在对象的赋值或者拷贝时就不需要拷贝这些资源了。

forward完美转发

现存在一个函数

Template<class T>
void func(T &&val);

根据前面所描述的，这种引用类型既可以对左值引用，亦可以对右值引用。

但要注意，引用以后，这个val值它本质上是一个左值！
看下面例子

int &&a = 10;
int &&b = a; //error

注意这里，a是一个右值引用，但其本身a也有内存名字，所以a本身是一个左值，再用右值引用引用a这是不对的。

因此我们有了std::forward()完美转发，这种T &&val中的val是左值，但如果我们用std::forward (val)，就会按照参数原来的类型转发；

int &&a = 10;
int &&b = std::forward<int>(a);

这样是正确的！

大家分析一下下面的打印结果稍作巩固：

template <class T>
void Print(T &t)
{
    cout << "L" << t << endl;
}
template <class T>
void Print(T &&t)
{
    cout << "R" << t << endl;
}
template <class T>
void func(T &&t)
{
    Print(t);
    Print(std::move(t));
    Print(std::forward<T>(t));
}
int main()
{
    func(1);
    int x = 10;
    int y=20;
    func(x);
    func(std::forward<int>(y));
    return 0;
}

运行结果如下
L1 R1 R1
L10 R10 L10
L20 R20 R20

解释：
func(1) ：由于1是右值，所以未定的引用类型T&&v被一个右值初始化后变成了一个右值引用，但是在func()函数体内部，调用PrintT(v) 时，v又变成了一个左值（因为在std::forward里它已经变成了一个具名的变量，所以它是一个左值），因此，示例测试结果第一个PrintT被调用，打印出“L1"
调用PrintT（std::forward(v)）时，由于std::forward会按参数原来的类型转发，因此，它还是一个右值（这里已经发生了类型推导，所以这里的T&&不是一个未定的引用类型，会调用void PrintT（T&&t）函数打印 “R1”.调用PrintT(std::move(v))是将v变成一个右值（v本身也是右值），因此，它将输出”R1"
func(x)未定的引用类型T&&v被一个左值初始化后变成了一个左值引用，因此，在调用PrintT(std::forward(v))时它会被转发到void PrintT（T&t）.

收工！！

参考文献

图论C11中的新特性 . 图论教育