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如果你還不知道C++11引入的右值、移動語義、完美轉發(fā)是什么，可以閱讀這篇文章；如果你已經(jīng)對這些知識了如指掌，也可以看看有什么可以補充~😏
在正式認識右值之前，我們要先區(qū)分值的類別和變量類型：
- 值 (value)和變量 (variable)是兩個獨立的概念。值不一定擁有變量名（如表達式：i + j + k）。
- 值只有類別（category）之分，而變量只有類型（type）之分。
值類別可以被劃分左值和右值。
那什么是左值和右值呢？左值是能被取地址、不能被移動的值。右值是表達式中間結果/函數(shù)返回值（可能擁有變量名，也可能沒有）。
有一個可以區(qū)分左值和右值的便捷方法：看能不能對表達式取地址，如果能，則為左值，否則為右值。
C++11擴展了右值的概念，將右值分為了純右值和將亡值，但本文不作討論。
如下的示例將幫助我們區(qū)分左值和右值：
int i = 3; // i是左值，3是右值
int j = i+8; // j是左值，i+8是右值
char a = getCh(); // a是左值 ，getCh()的返回值是右值（臨時變量）在以前的文章中，我們曾經(jīng)討論過左值引用和常引用的區(qū)別。在本篇文章中，我們需要進一步系統(tǒng)的了解它們?nèi)咧g的關系。
引用類型 可以分為兩種：
- 左值引用：用
&符號引用左值（但不能引用右值）， - 右值引用：用
&&符號引用右值（可以移動左值）。
在C++11中，因為增加了右值引用(rvalue reference)的概念，所以C++98中的引用都稱為了左值引用(lvalue reference)。
使用方法如下所示：
int&& a = 3; // 3是右值，a是右值引用
int b = 8; // b是左值
int& bb = b; //bb是左值引用
int&& c = b + 5; // b+5是右值，c是右值引用
AA&& aa = getTemp(); // getTemp()的返回值是右值（臨時變量）左值引用十分常見，我們知道是給變量取個別名，但是引入右值引用的意義是什么呢？（將在下文中解答）
在上述的代碼中，getTemp()的返回值本來在表達式語句結束后，其生命也就該終結了（因為是臨時變量），而通過右值引用重獲了新生，其生命周期將與右值引用類型變量aa的生命周期一樣，只要aa還活著，該右值臨時變量將會一直存活下去。
在下面的代碼中將幫助我們區(qū)分左值引用和右值引用：
void func(T& a);//1，參數(shù)是左值
void func(T&& a);//2，參數(shù)是右值
//T類型的變量
T var;
T& rvar1 = var;//正確，rvar1是左值
T& rvar1 = T{};//錯誤,左值引用不能引用右值
T&& rvar2 = T{};//正確，rvar2是右值
T&& rvar2 = var;//錯誤,右值引用不能引用左值
T&& rvar2 = std::move(var);//正確，可以通過std::move()將左值轉為右值引用
func(var);//進入1，a是左值
func(T{});//進入2，a是右值
func(rvar1);//進入1，a是左值
func(rvar2);//進入1，rvar2是右值引用但a是左值可以看出：
- 當左值引用變量
rvar1在初始化時，不能綁定右值T{}， - 當右值引用變量
rvar2在初始化時，不能綁定左值var，但是可以通過std::move()將左值轉為右值引用。 - 在代碼的最后，右值引用變量
rvar2作為實參傳入func中時，在作用域內(nèi)是左值（已命名的右值引用是左值）。
另外，C++還支持了常引用，能夠同時接受左值和右值（作為常引用）。
void func(const T& a);//a是常引用常引用和右值引用 都能接受右值的綁定，有什么區(qū)別呢？
- 常引用可以像右值引用一樣將右值的生命期延長，但它有一個缺點是，只能讀不能改。
現(xiàn)在回到我們的問題：引入右值引用的意義是什么？
如果函數(shù)重載能夠同時接受：右值引用/常引用參數(shù)，則編譯器將優(yōu)先重載：右值引用參數(shù)，即引入右值引用的主要目的是實現(xiàn)移動語義。
下面是不同值作為實參傳入形參時，函數(shù)重載優(yōu)先級（數(shù)字越小優(yōu)先級越高）：
| 實參/形參 | T& | const T& | T&& | const T&& |
|---|---|---|---|---|
| 左值 | 1 | 2 | ||
| 常左值 | 1 | |||
| 右值 | 3 | 1 | 2 | |
| 常右值 | 2 | 1 |
在正式學習移動語義(move semantic)和完美轉發(fā)std::forward()之前，我們還要提一嘴引用折疊（reference collapsing），它是移動語義和完美轉發(fā)的實現(xiàn)基礎。
using Lref = Data&;
using Rref = Data&&;
Data data;
Lref& r1 = data; // r1是左值
Lref&& r2 = data; // r2是左值
Rref& r3 = data; // r3是左值
Rref&& r4 = Data{}; // r4是右值總之，只有右值引用折疊到右值引用上仍然是一個右值引用，而其他所有的引用類型之間的折疊都將變成左值引用。
二、移動語義 為什么需要移動語義我們知道，如果一個對象中有堆區(qū)資源，需要編寫拷貝構造函數(shù)和賦值函數(shù)，實現(xiàn)深拷貝。如果被拷貝的對象是臨時的，拷貝完就沒什么用了，這樣會造成沒有意義的資源申請和釋放操作。如果能將對象包含的資源，直接從舊對象移動到新對象，就可以節(jié)省資源申請和釋放的時間。C++11新增加的移動語義(move semantic)就是為了做到這一點（基本類型不包含資源，其移動和拷貝相同。）。
還有另一種情況：如果資源對象本身不可拷貝（如智能指針std::unique_ptr）需要定義移動構造/移動賦值函數(shù)，其原理類似。
實現(xiàn)移動語義要增加兩個函數(shù)：移動構造函數(shù)和移動賦值函數(shù)。我們通過實現(xiàn)一個簡單的string類對象來說明：
class String
{public:
String()
{cout<< "String類"<< this<< "的構造函數(shù)"<< endl;// 顯示自己被調(diào)用的日志
const char* s = "Hello C++";
int len = strlen(s);
_str = new char[len + 1];
strcpy(_str, s);
}
String(const String& another)
{cout<< "String類"<< this<< "的拷貝構造"<< endl;// 顯示自己被調(diào)用的日志
int len = strlen(another._str);//獲取源對象中字符串的長度
_str = new char[len + 1];
strcpy(_str, another._str);// 把數(shù)據(jù)從源對象中拷貝過來
}
String& operator=(String& another)
{cout<< "String類"<< this<< "的拷貝賦值"<< endl;// 顯示自己被調(diào)用的日志
if (this == &another)
return *this;// 避免自我賦值
int len = strlen(another._str);//獲取源對象中字符串的長度
_str = new char[len + 1];
strcpy(_str, another._str);// 把數(shù)據(jù)從源對象中拷貝過來
return *this;
}
String(String&& another)noexcept
{cout<< "String類"<< this<< "的移動構造"<< endl;// 顯示自己被調(diào)用的日志
if(_str != nullptr)
delete[] _str; //如果已分配內(nèi)存，先釋放掉
this->_str = another._str;// 把資源從源對象中轉移過來
another._str = nullptr;// 把源對象中的指針置空
}
String& operator=(String&& another)
{cout<< "String類"<< this<< "的移動賦值"<< endl;// 顯示自己被調(diào)用的日志
if (this == &another)
return *this;// 避免自我賦值
if(_str != nullptr)
delete[] _str; //如果已分配內(nèi)存，先釋放掉
this->_str = another._str;// 把資源從源對象中轉移過來
another._str = nullptr;// 把源對象中的指針置空
return *this;
}
friend ostream& operator<<(ostream& out, String& str)
{out<< str._str;
return out;
}
~String()
{cout<< "String類"<< this<< "的析構函數(shù)"<< endl;// 顯示自己被調(diào)用的日志
if(_str != nullptr)
{delete[] _str;
_str = nullptr;
}
}
private:
char* _str;
};上述代碼中，編譯器會根據(jù)傳入的實參的優(yōu)先級（詳見上文表格），來決定重載的構造函數(shù)。
- 當實參是左值時，使用拷貝構造，拷貝源對象所有的元素。
- 當實參是右值時，使用移動構造，將指向源對象的內(nèi)存空間的指針“移動”到新對象，并將源對象的指針置空。
- 拷貝/移動賦值函數(shù)的原理相同，在此不再過多描述。
測試用例及輸出的結果：
int main()
{{String str1{};//String類0x751f9ffd60的構造函數(shù)
cout<< "str1 = "<< str1<< endl;//str1 = Hello C++
String str2{str1};//String類0x751f9ffd58的拷貝構造
cout<< "str2 = "<< str2<< endl;//str2 = Hello C++
//返回一個右值（臨時對象）的lambda函數(shù)
auto f = [] {String aa; return aa;};
// String str3 = f();//拷貝省略
// cout<< "str3 = "<< str3<< endl;
String str{};//String類0x751f9ffd48的構造函數(shù)
String str3{move(str)};//String類0x751f9ffd40的移動構造
cout<< "str3 = "<< str3<< endl;//str3 = Hello C++
String str4{};//String類0x751f9ffd38的構造函數(shù)
//String類0x751f9ffd68的構造函數(shù)
str4 = f();//String類0x751f9ffd38的移動賦值
//String類0x751f9ffd68的析構函數(shù)
cout<< "str4 = "<< str4<< endl;//str4 = Hello C++
}
//String類0x751f9ffd38的析構函數(shù)
//String類0x751f9ffd40的析構函數(shù)
//String類0x751f9ffd48的析構函數(shù)
//String類0x751f9ffd58的析構函數(shù)
//String類0x751f9ffd60的析構函數(shù)
system("pause");
return 0;
}盡管C++11引入了移動語義，但是仍有優(yōu)化的空間——與其調(diào)用一次沒有意義的移動構造函數(shù)，不如讓編譯器直接跳過這個過程——于是就有了拷貝省略（copy elision）。
移動語義和拷貝省略的區(qū)別：
- 移動語義是語言標準提出的概念。是通過編寫遵守移動語義的移動構造函數(shù)、右值限定成員函數(shù)，在邏輯上優(yōu)化對象內(nèi)資源的轉移流程。
- 拷貝省略是非標準（C++ 17 前）的編譯器優(yōu)化。跳過移動/拷貝構造函數(shù)，讓編譯器直接在移動后的對象內(nèi)存上，構造被移動的對象。
由于拷貝省略的存在，在上述代碼中，String str3 = f();會被編譯器優(yōu)化，為了方便演示移動構造函數(shù)，我們使用了std::move()的方法移動返回值，當然這會造成不必要的開銷。
通用引用閱讀本節(jié)需要讀者有一定的模板編程基礎。
C++11中引入了變長模板的概念，允許向模板參數(shù)里傳入不同類型的不定長引用參數(shù)。由于每個類型可能是左值引用或右值引用，針對所有可能的左右值引用組合，特化所有模板 是不現(xiàn)實的。
如果沒用通用引用的概念，那么對于一個變長模板函數(shù)，至少需要兩個重載：
templatevoid func(T& arg, Args&...args)
{func(args...);//左值直接展開
}
templatevoid func(T&& arg, Args&&...args)
{func(std::move(args...));//右值需要std::move()轉發(fā)
} Scott Meyers（Effective Modern C++的作者）指出“有時候符號&&并不一定代表右值引用，它也可能是左值引用。”
事實上，如果一個引用符號需要通過推導才能得出左右值的類型（如模板參數(shù)類型或者auto），那么這個符號就可以是左值引用或右值引用——這就是通用引用 (universal reference)。
這一點我們通過上文中的引用折疊的示例也可以得出。
基于通用引用，我們可以對上述的代碼進行改進：
templatevoid func(T&& arg, Args&&...args)
{func(std::forward(args)... );
} 其中std::forward實現(xiàn)了針對左右值的參數(shù)，能保證被轉發(fā)參數(shù)的左、右值屬性不變，即完美轉發(fā)(perfect forwarding)。
在C++11中，完美轉發(fā)支持：
- 如果模板中（包括類模板和函數(shù)模板）函數(shù)的參數(shù)書寫成為
T&& 參數(shù)名，那么，函數(shù)既可以接受左值引用，又可以接受右值引用。 - 提供了模板函數(shù)
std::forward，用于轉發(fā)參數(shù)，如果 參數(shù)是一個右值，轉發(fā)之后仍是右值引用；如果參數(shù)是一個左值，轉發(fā)之后仍是左值引用。(參數(shù))
使用示例如下：
void fun1(int& i)//如果參數(shù)是左值
{cout<< "左值 = "<< i<< endl;
}
void fun1(int&& i)//如果參數(shù)是右值
{cout<< "右值 = "<< i<< endl;
}
templatevoid func(T&& ii)
{fun1(std::forward(ii));
} 完美轉發(fā)的語法比較簡單，至于其原理本文暫時不深入研究。😝
最后本文部分參考自文章
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