C++ 学习系列 1 -- 左值、右值与万能引用

news2025/5/17 8:51:12

1. 何为左值？何为右值？

简单的说，左值可以放在等号的左边，右值可以放在等号的右边。

左值可以取地址，右值不能取地址。

1.1 左值举例：

变量、函数或数据成员
返回左值引用的表达式如 ++x、x = 1、cout << ' ' int x = 0

1.2 右值举例：

返回非引用类型的表达式
如 x++、x + 1
除字符串字面量之外的字面量如 42、true

将亡值(xvalue)

隐式或显式调用函数的结果，该函数的返回类型是对所返回对象类型的右值引用

#include<string>
#include<iostream>
using namespace std;
void print(string& str)
{
    cout << "left val: " <<str << endl << endl;
}

void print(string&& str)
{
    cout << "right val: " << str <<endl << endl;
}



void print(int&& i)
{
    cout << "right val: " <<i << endl << endl;
}

void print(int& i)
{
    cout << "left val: " <<i << endl << endl;
}

int getVal(){
    return 666;
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    string str1 = "hello 1";
    print(str1);
    print("hello 2");
    print(move(str1));

    int ab = 88;
    print(ab);
    print(++ab);
    print(ab++);

    print(getVal());

    //string& aa = "abc"; // 编译不过，左值引用不可以赋右值
    const string& bb = "abc"; // 常量左值引用可以赋右值


    return 0;
}

输出：

1.3 左值引用与右值引用

规则简化如下：

左值引用   {左值}  
右值引用   {右值}
常左值引用  {右值}

string f()
{
   return "bbb";
}

int main() 
{

  string &s1 = "asd";  // error
  const string &s2 = "asd";  // ok
  const string& s3 = f();  // ok
  
  string&& a2 = "defg"; // ok
  string&& a3 = f(); // ok
  
  return 0;
}

1.4 引入右值引用意义

可以延长右值的生命周期，右值的生命周期可以与右值引用变量相同

2. 完美转发

2.1 转发引用

在 T 是模板参数时，T&& 的作用主要是保持值类别进行转发，它有个名字就叫“转发引用”（forwarding reference）。因为既可以是左值引用，也可以是右值引用，它也曾经被叫做“万能引用”（universal reference）。

#include<string>
#include<iostream>
using namespace std;
void print(const string& str)
{
    cout << "left val: " <<str << endl << endl;
}

void print(string&& str)
{
    cout << "right val: " << str <<endl << endl;
}

string ff()
{
    return "fff";
}

template<typename T>
void f(T&& param)
{
    print(forward<T>(param));
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    string str1 = "hello 1";
    const string& bb = "abc";
    const string& bb2 = ff();


    f(str1); // left value
    f(bb); // left value
    f(bb2); // left value
    f("abcd"); // rightvalue
    f(ff()); // right value

    return 0;
}

输出：

2.2 完美转发 std::forward

2.1.1 源码解析

转发左值

template<typename _Tp>
constexpr _Tp&&
forward(typename std::remove_reference<_Tp>::type& __t) noexcept
{ return static_cast<_Tp&&>(__t); }

先通过 remove_reference 获得类型type，定义_t为左值引用的左值变量，通过 static_cast 进行强制转换

转发右值

template<typename _Tp>
constexpr _Tp&&
forward(typename std::remove_reference<_Tp>::type&& __t) noexcept
{
  static_assert(!std::is_lvalue_reference<_Tp>::value, "template argument"
        " substituting _Tp is an lvalue reference type");
  return static_cast<_Tp&&>(__t);
}

不同于转发左值，_t为右值引用的左值变量，除此之外中间加了一个断言，表示当不是左值的时候，也就是右值，才进行static_cast转换。

2.1.2 remove_reference 解析

template<typename _Tp>
struct remove_reference
{ typedef _Tp   type; };

// 特化版本
template<typename _Tp>
struct remove_reference<_Tp&>
{ typedef _Tp   type; };

template<typename _Tp>
struct remove_reference<_Tp&&>
{ typedef _Tp   type; };