C++右值引用

左值和右值的概念

通俗一点来说，左值就是可以出现在等号（赋值语句"="）左边的值，而右值就是只能出现在等号的右边，左值既可以出现在等号右边也可以出现在等号的左边。一个便于记忆的方式是，左值是可寻址的变量，有持久性。右值一般是不可寻址的常量，是短暂性的。左值一般为实体化的变量或者对象，而右值一般为常量、临时变量或者对象等。

对于左值和右值的概念这里不再过多的展开叙述，只是粗略地介绍，以便对后面内容的理解，如果想要细究左值和右值的概念，可以参考这篇文章：理解 C/C++ 中的左值和右值

右值引用

在C++11之前，只有一种引用方式，C++11又提出了另一种引用方式：右值引用。那么之前的那种方式自然就叫做左值引用了。

右值引用的写法很简单，左值引用是一个&，右值引用是两个&。比如之前我们写一个引用时是这样的（左值引用）：

int num = 100;
int& l_ref = num;

C++11之后我们也可以直接用右值引用，比如这样：

int&& r_ref = 100;

需要注意的是，虽然右值引用是引用的右值，但右值引用的这个引用本身却是一个左值。以上面的代码为例，100是右值，r_ref是一个右值引用，但r_ref的本身的属性却是一个左值。所以有时我们想要递归地使用一个右值引用参数的函数时，会莫名其妙地调用到左值引用或者其它版本。对于这个问题可以用完美转发(forward)或者move函数解决。

不管是左值引用还是右值引用，它们都是引用，所以它们的底层都是封装了指针。也就是说右值引用的本质也是一个指向某块区域的指针。而右值引用的底层实现上，是会为对应的右值在栈帧上开辟了空间的，其底层的指针就指向这块空间并进行操作的。

move函数

一般来说，非const左值引用只能绑定左值，右值引用只能引用右值。如果想要让右值引用绑定到左值的话，可以使用move函数来间接做到。

move函数的功能是，接受一个参数，返回它的右值引用。需要注意的是，move函数并不会改变传入参数的属性，只是返回具有相同内容的右值引用。以下面的这段代码为例

int num = 100;
int&& ref = move(num);

num是一个左值，将其作为move函数的参数时，并不会改变num的左值属性，而是move函数会返回一个具有相同内容的右值引用，随之赋值给ref。

使用右值引用，可以有效的减少拷贝。传统的左值引用对应着具名对象，而右值引用对应着临时对象或表达式的结果。通过使用右值引用，可以直接将资源（如内存）的所有权转移给新的对象，而不需要执行昂贵的拷贝操作。

移动语义

减少拷贝只是右值引用的一个优点之一，右值引用的另一个核心内容就是移动语义。这里的移动指的是允许将资源从一个对象“移动”到另一个对象，而不是执行传统的深层拷贝。具体点说，移动语义指的就是移动构造和移动赋值。

这里以移动构造为例，移动构造一般是指移动拷贝构造。移动构造的特殊之处在于，它的参数是一个右值引用。例如有如下的person类

class person
{
public:
    // 普通的拷贝构造
	person(const person& other) {
		……
	}
    // 移动拷贝构造
	person(person&& other) {
		……
	}
};

那么如果我们在调用构造函数时，如果传入的是一个右值（比如一个临时对象），那么就会自动匹配调用对应的移动拷贝。一般来说，移动拷贝可以通过swap之类的操作，将右值引用中的资源给转移出来。例如：

万能引用

一般情况下，类型后跟两个&&表示的是右值引用，但在涉及到类型推导的情况下，表示的就是万能引用。万能引用的意思是，根据具体传入的是左值还是右值来推导对应的类型属性。

有很多地方会误解为函数模板下的为万能引用，但其实本质上核心的关键点在于需要有类型推导。比如下方这几个示例：（示例参考：浅谈C++11万能引用和右值引用 - 知乎 (zhihu.com)）

// 1.
void f1(Foo&& p);

// 2.
Foo&& var2 = Foo();

// 3.
auto&& var3 = var1;

// 4.
template<typename T>
void f4(std::vector<T>&& p);

// 5.
template<typename T>
void f5(T&& p);

其中只有3和5是万能引用，1和2并不涉及任何类型推导，而4看似像是万能引用，但实际上4是指明了函数的参数类型为vector的，所以并不是万能引用。

完美转发

前面我们提到，右值引用虽然绑定的是一个右值，但是右值引用本身却是一个左值，如果我们想要让函数传参时的参数仍然保持原理的性质，就可以使用完美转发，forward函数来实现。forward是一个函数模板，而且forward的具体实现有两种，一种是参数为左值引用的，一种是参数为右值引用的。其返回值解释如下，如果参数类型为右值，则返回对应的右值引用；参数类型为左值，则返回对应的左值引用。所以通过上述内容，forward边实现了传入哪种引用最终就返回的哪种属性。

而且，从技术层面上讲，forward确实可以替代move函数，但所谓术业有专攻，如果把forward当作move来用就相对比较麻烦，使用成本较高。所以虽然forward可以完成move的工作，但一般情况下我们都不会选择这样用。

一个完美转发的用法示例如下：

void show(int cnt, const int& num)
{
	if (cnt >= 0)
	{
		cout << num << " | " << "左值引用版本" << endl;
		show(--cnt, num + 1);
	}
}

void show(int cnt, int&& num)
{
	if(cnt >= 0)
	{
		cout << num++ << " | " << "右值引用版本" << endl;
		show(--cnt, forward<int>(num));
	}
}

int main()
{
	show(10, 101);
	return 0;
}

注意事项

1. 右值引用也是构成函数重载的一个条件。
2. C++11之前，如果不写，编译器会为每个类生成6个默认成员函数。C++11之后，又新增了两个默认成员函数，分别是默认移动拷贝构造函数和默认移动赋值运算符重载函数。这两个默认生成的函数，对于内置类型成员会执行逐成员按字节拷贝，对于自定义类型成员，则需要看这个成员是否实现移动构造，如果实现了就调用移动构造，没有实现就调用拷贝构造。
3. 在没有手动定义移动拷贝构造函数或者移动赋值重载函数的前提下，且没有实现析构函数、拷贝构造、赋值重载中的任意一个。那么编译器才会生成对应的默认函数。