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目录

前言

1.什么是左值&&什么是右值

左值

右值

2.什么是左值引用&&什么是右值引用

左值引用

右值引用

3.左值引用与右值引用的比较

左值引用总结

右值引用总结

4.右值引用的使用场景和意义

传值返回场景分析

移动构造

移动赋值

总结

容器的插入场景分析

move的简单解释 

右值被右值引用后，该右值引用是左值 

那为什么这样设计呢？

5.完美转发

万能引用

完美转发保持值的属性不变

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前言

今天我们正式进入C++11的学习，C++11引入的一个非常重要的语法就是右值引用，在C++11之前的C++版本我们所提的引用都是左值引用，那么右值引用与左值引用又有什么区别呢？什么是左值？什么是右值？右值引用的价值体现在哪里？以及完美转发和万能引用的相互配合？那么接下来我们就来学习有关右值引用的相关知识。

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欢迎大家📂收藏📂以便未来做题时可以快速找到思路，巧妙的方法可以事半功倍。 

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GITEE相关代码：🌟樊飞 (fanfei_c) - Gitee.com🌟

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1.什么是左值&&什么是右值

左值

左值是一个表示数据的表达式，如变量名或解引用的指针。

我们可以获取左值的地址，一般情况下也可以被修改（const修饰的左值除外）。左值既可以出现在赋值符号的左边，也可以出现在赋值符号的右边。

<code>int main()

{

//以下的p、b、c、*p都是左值

int* p = new int(0);

int b = 1;

const int c = 2;

return 0;

}

右值

右值也是一个表示数据的表达式，如字母常量、表达式的返回值、函数的返回值（不能是左值引用返回）等等。

不可以获取右值的地址。右值可以出现在赋值符号的右边，但是『 不能』出现在赋值符号的左边。

int main()

{

double x = 1.1, y = 2.2;

//以下几个都是常见的右值

10;

x + y;

fmin(x, y);

//错误示例（右值不能出现在赋值符号的左边）

//10 = 1;

//x + y = 1;

//fmin(x, y) = 1;

return 0;

}

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其实右值一般都是一个临时变量或常量值，比如代码中的10就是常量值，表达式x+y和函数fmin的返回值就是临时变量，这些都叫做右值，而我们知道这些临时变量和常量值实际上并没有被存储起来，当然也就不存在地址。

//这里x是左值

int func1()

{

static int x = 0;

return x;

}

//这里x是左值

int& func2()

{

static int x = 0;

return x;

}

当返回值没有引用标记时，返回的是临时拷贝x的一份临时变量；当返回值有引用标记时，返回的是x本身（注意销毁的问题）。

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2.什么是左值引用&&什么是右值引用

传统的C++语法中就有引用的语法，而C++11中新增了右值引用的语法特性，为了进行区分，于是将C++11之前的引用就叫做左值引用。但是无论左值引用还是右值引用，本质都是给对象取别名。

左值引用

左值引用就是对左值的引用，给左值取别名，通过“&”来声明。比如：

int main()

{

//以下的p、b、c、*p都是左值

int* p = new int(0);

int b = 1;

const int c = 2;

//以下几个是对上面左值的左值引用

int*& rp = p;

int& rb = b;

const int& rc = c;

int& pvalue = *p;

return 0;

}

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右值引用

右值引用就是对右值的引用，给右值取别名，通过“&&”来声明。比如：

int main()

{

double x = 1.1, y = 2.2;

//以下几个都是常见的右值

10;

x + y;

fmin(x, y);

//以下几个都是对右值的右值引用

int&& rr1 = 10;

double&& rr2 = x + y;

double rr3 = fmin(x, y);

return 0;

}

很多人到这里就有疑惑了，引用的本质就是起别名，但是右值我们知道是没有地址的，如果一个引用可以标记在右值上，那又有什么意义呢？

是的，既然有右值引用存在，那么右值引用一定是将这个临时变量存放到了某个确定的地址上，让这个右值可以被取到地址，并且可以被修改，当然如果不想让被引用的右值被修改，可以用const修饰右值引用。比如：

int main()

{

double x = 1.1, y = 2.2;

int&& rr1 = 10;

const double&& rr2 = x + y;

rr1 = 20;

rr2 = 5.5; //报错

return 0;

}

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3.左值引用与右值引用的比较

左值引用总结

左值引用只能引用左值，不能引用右值。但是const左值引用既可引用左值，也可引用右值。

int main()

{

// 左值引用只能引用左值，不能引用右值。

int a = 10;

int& ra1 = a; // ra为a的别名

//int& ra2 = 10; // 编译失败，因为10是右值

// const左值引用既可引用左值，也可引用右值。

const int& ra3 = 10;

const int& ra4 = a;

return 0;

}

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右值引用总结

右值引用只能右值，不能引用左值。但是右值引用可以move以后的左值。

int main()

{

// 右值引用只能右值，不能引用左值。

int&& r1 = 10;

// error C2440: “初始化”: 无法从“int”转换为“int &&”

// message : 无法将左值绑定到右值引用

int a = 10;

int&& r2 = a;

// 右值引用可以引用move以后的左值

int&& r3 = std::move(a);

return 0;

}

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4.右值引用的使用场景和意义

在探究右值引用的使用场景和意义之前，我们来回忆以下左值引用给我们带来的优点：

左值引用可以避免一些没有必要的拷贝操作，比如传参或函数返回值。

但是左值引用在修饰函数返回值时却容易出现问题，因为函数返回值是一个的局部变量，出了函数作用域就被销毁了，如果给加上了左值引用，就会导致左值引用出现问题，所以这种情况下不能使用左值引用作为返回值，只能以传值方式返回，这就是『 左值引用的短板』。

既然是右值，我们就可以使用右值引用，但是右值引用解决这里的问题是『 间接解决的』。

什么叫间接解决？？

右值引用不能直接加到返回类型上直接解决么，答案当然是不能的，因为不管你给返回值加左值引用还是右值引用，都改变不了它即将被销毁的事实。

所以我们只能间接解决，怎么间接解决呢？

传值返回场景分析

移动构造

我们想要避免拷贝构造的发生，那就要设法让编译器在遇到右值引用时调用其他构造方式，这里采用的就是『 移动构造』。

而移动构造说白了就是利用swap函数将『 将亡值』与当前对象进行交换，获得『 将亡值』的数据，通过一个swap即可得到数据，不需要调用拷贝构造既节省了时间也节省了空间。

这种swap其实是一种非常危险的行为，只能适用于『 将亡值』，可以理解为是一种资源的掠夺。 

将亡值：即将销毁的变量，比如返回值x这种。

增加移动构造之后，由于移动构造采用的是右值引用接收参数，因此如果拷贝构造对象时传入的是右值，那么就会调用移动构造函数（编译器最匹配原则）。

比如：

// 拷贝构造 -- 左值

string(const string& s)

:_str(nullptr)

{

cout << "string(const string& s) -- 深拷贝" << endl;

_str = new char[s._capacity + 1];

strcpy(_str, s._str);

_size = s._size;

_capacity = s._capacity;

}

// 移动拷贝 -- 右值(将亡值)

string(string&& s)

{

cout << "string(string&& s) -- 移动拷贝" << endl;

swap(s);

}

给string类增加移动构造后，对于返回局部string对象的这类函数，在返回string对象时就会调用移动构造进行资源的移动，而不会再调用拷贝构造函数进行深拷贝了。比如：

F::string to_string(int value)

{

bool flag = true;

if (value < 0)

{

flag = false;

value = 0 - value;

}

F::string str;

while (value > 0)

{

int x = value % 10;

value /= 10;

str += ('0' + x);

}

if (flag == false)

{

str += '-';

}

std::reverse(str.begin(), str.end());

return move(str);//move函数可以理解为是将左值转换成右值的

}

int main()

{

F::string s = F::to_string(1234);//调用移动构造

return 0;

}

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之前我们在学习类和对象部分的时候，曾经提到过编译器会对连续的构造、拷贝构造等进行优化，这部分内容需要回顾的可以戳链接->【C++】类和对象（下） ——樊梓慕

那对于移动拷贝来说，编译器也会对其进行优化：

首先在引入移动拷贝后，如果编译器不优化的过程是这样的：

 但是我们之前讲过『 将亡值』，很明显str就是『 将亡值』，所以我们不需要那么小心翼翼地拷贝构造他，反正str马上就要被销毁了，我们就直接移动构造swap掠夺资源了就行了，但是str此时是左值，左值可不敢随意掠夺容易出问题，所以我们要通过move函数将str转化为右值，当然为了兼容存量代码（语言都是向下兼容的），这里编译器自动做了处理，不需要我们手动move：

参考双拷贝构造合二为一的例子，这里双移动构造编译器也进行了优化。

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移动赋值

之前的场景是：

<code>int main()

{

F::string ret = F::to_string(1234);

return 0;

}

那如果是下面这种情况呢？

int main()

{

F::string ret ;

ret = F::to_string(1234);

return 0;

}

很明显这里就不是构造的问题了，这里是先要拷贝构造一个临时对象，然后再用临时对象赋值给ret，所以我们需要重载赋值操作符来达到移动赋值的效果，在这个过程中需要避免深拷贝的发生。

//移动赋值

string& operator=(string&& s)

{

swap(s);

return *this;

}

这样的话如果赋值时传入的是右值，那么就会调用移动赋值函数（最匹配原则）。

而且string原有的operator=函数做的是深拷贝，而移动赋值函数中只需要调用swap函数进行资源的转移，因此调用移动赋值的代价比调用原有operator=的代价小。

总结

到这里，之前我们讲左值引用无法解决的传值返回的问题被右值引用解决了，深拷贝对象传值返回只需要移动资源，代价很低。

在C++11标准出来后，所有的STL容器都增加了移动构造和移动赋值。

比如：

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容器的插入场景分析

在C++11后，容器的插入函数提供了右值的插入方法：

也就是说当push_back的参数为右值时，会调用对应的右值插入函数。

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move的简单解释 

我们之前说move可以让一个对象从左值变成右值，这是不准确的。

实际上move一个对象后，该对象本身属性还是左值不会改变，只不过move这个表达式的返回值为右值。

比如：

我们知道s1是左值，那传参时调用的是普通的构造深拷贝一个临时对象尾插。

move(s1)执行完成后，调用push_back函数，构造参数仍然是深拷贝，也就是说s1仍然为左值，move不会改变s1的属性。

注意：不要轻易move左值，除非你确定要转移这个左值资源。

move(s1)这个表达式的属性为右值，所以构造参数时调用的是移动构造。

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观察发现，STL库中的List在push_back时，左值传参调用拷贝构造，右值传参调用移动构造：

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右值被右值引用后，该右值引用是左值 

未实现右值传参时的现象：

均为拷贝构造，证明此时不管左值还是右值传参调用的构造都是普通的拷贝构造。 

我们进行逐步探究，首先为了实现push_back识别右值传参，我们就要提供一个右值引用的重载版本：

执行代码发现没有起效果：

发现原来push_back复用insert实现的，那么我们就给insert也提供一个右值引用版本：

补充：STL库中也提供了insert的右值引用版本：

执行代码，发现仍然没有起效果：

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 再又发现insert内部new了一个Node，那这里会存在构造，list的构造我们并没有提供右值引用版本，那就加上：

执行后发现还是没效果：

 那么我们只能进行调试，看看到底有没有按照我们的想法进入右值引用的版本呢？

我们不看第一个左值，直接看第二个匿名对象的右值，发现：

为什么呢，我们不是实现了insert的右值引用么？

这里我直接说结论：

右值被右值引用，该右值引用的属性是左值。 

 所以当进入push_back后，此时：

那为什么这样设计呢？

我们看下之前讲移动构造的例子：

之前说，编译器进行了优化，讲str隐式地move变成右值（注意这里比较特殊，我们之前说move不能改变对象的属性，这里其实不是真的move，这样写是为了更好的让大家理解），然后直接移动资源swap，可是你有没有想过，如果这里的str变成了右值，交换资源是需要修改的，右值可以被修改么？？

或者说，右值传参也传不给swap呀：

当然是不可以，这是我们最开始『 什么是左值&&什么是右值』就提到过的基本概念。

那既然不可修改那还移动啥啊。

所以这里才有了右值被右值引用后，该右值引用是左值的概念。

左值是可以被修改的，之后才能被移动，资源才可以进行转移，到这才完成了逻辑闭环。

那么我们来验证一下吧，利用move()，move(x)这个表达式的返回值是右值，通过这样的方式进入insert的右值引用版本：

并且注意，insert内部new了一个Node，这里构造的参数x是右值的右值引用是左值需要move：

构造这里的data需要传参val，val是右值的右值引用也是左值，也需要move：

成功实现移动拷贝！

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5.完美转发

万能引用

模板中的&&不代表右值引用，而是万能引用，其既能接收左值又能接收右值。比如：

<code>template<class T>

void PerfectForward(T&& t)

{

//...

}

万能引用顾名思义，就是既可以接收左值也可以接受右值，并且根据传入的参数进行推导得出具体的类型，所以这里必须是在模板类中使用 。

如果传入的实参是一个左值，那么这里的形参t就是左值引用，如果传入的实参是一个右值，那么这里的形参t就是右值引用。

但是这里就会有一个问题，在上面我们提到过右值被右值引用后，该右值引用的属性是左值，这样设计的目的主要是为了可以进行移动拷贝，允许修改，但我们后来不得不进行特殊处理move，将这个属性为左值的右值引用又转化回了右值，这样才能调用对应的右值引用的函数。

上面这段文字都是我们上面『 容器插入场景分析』部分逐步进行实现得到的结论。

那么如果我们要实现所谓的『 万能引用』，就必须要处理这块的问题，就不能进行所谓的特殊处理了，那怎么办呢？

C++11引入了『 完美转发』的概念。

完美转发保持值的属性不变

要想在参数传递过程中保持其原有的属性，需要在传参时调用forward函数。比如：

template<class T>

void PerfectForward(T&& t)

{

Func(std::forward<T>(t));

}

经过完美转发后：

如果t本身是左值，就保持该左值属性；如果t本身是右值，右值引用后，属性退化为左值，这里经完美转发会重新转化成右值，相当于move了一下，保持了t的原生属性。

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万能引用与完美转发互相配合，体现了泛型编程的思想，有了他们，我们就避免了冗余代码，针对各种类型的引用也能轻松应对，无他，编译器承担了一切。

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