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C++左值与右值将亡值移动语义完美转发引用折叠

news 来源：原创 2025/6/20 9:18:47

1.什么叫左值引用，什么叫右值引用？

右值引用是C++11引入的，与之对应C++98中的引用统称为左引用。左引用的一个最大问题就是，它不能对不能取地址的量（比如字面量常量）取引用。比如int &a = 1;就不可以。

为此专门定义了左值和右值，能取地址的都是左值，反之是右值。通过右值引用，可以增长变量的生命周期,避免分配新的内存空间.

并用&&来表示右值引用，这样就可以int &&a = 1;并用&来表示左值引用。

总结：左值引用只能绑定左值；右值引用只能绑右值，但常量左值引用可以绑字面量，比如const int &b = 10;已命名的右值引用，编译器会认为是一个左值；临时对象是左值。

引申问题：i ++和++i 有什么区别？（它返回值哪个是左值，哪个是右值）

i++是左值，并且可以赋值，i++是先返回i再去+1，是右值。而++i是先加再返回，返回的是增加过的，是可以左值

2.什么是将亡值，什么是纯右值

所谓纯右值就是临时变量或者字面值，将亡值是C++11新定义的将要被“移动”的变量，比如move返回的变量。

3.移动语义与完美转发

移动语义(move semantic)：某对象持有的资源或内容转移给另一个对象。为了保证移动语义, 必须记得用std::move 转化左值对象为右值,以避免调用复制构造函数.

完美转发(perfect forwarding): 为了解决引用折叠问题,必须写一个任意参数的函数模板,并转发到其他函数. 为了保证完美转发,必须使用std::forward, 我们希望左值转发之后还是左值,右值转发后还是右值.

4.什么是引用折叠?forward函数的原理

引用折叠就是，如果间接创建一个引用的引用，那么这些引用就会折叠。规则:

&& + &&->&& : 右值的右值引用是右值
&& + &->& : 右值的左值引用是左值
& + &&->& : 左值的右值引用是左值
& + &->& : 左值的左值引用是左值

为此引入了forward函数:

// 精简了标准库的代码，在细节上可能不完全正确，但是足以让我们了解转发函数 forward 的了
template<typename T>
T&& forward(T &param){
    return static_cast<T&&>(param);
}

传入 forward 实参是右值类型：根据以上的分析，可以知道T将被推导为值类型，也就是不带有引用属性，假设为 int 。那么，将T = int 带入forward。param在forward内被强制类型转换为 int &&，还是右值引用。最终保持了实参的右值属性，转发正确

传入 forward实参是左值类型：根据以上的分析，可以知道T将被推导为左值引用类型，假设为int&。那么，将T = int& 带入forward。引用折叠一下就是 int &类型，转发正确。

5.什么是移动构造和移动赋值？

移动构造函数能直接使用临时对象已经申请的资源，它以右值引用为参数，拷贝以左值。

由于临时对象是右值，这里就需要使用一个move函数，它的作用的将左值强制转换为右值。

移动赋值是在赋值运算符重载的基础上，将对象右值引用作为形参进行拷贝或者赋值，从而避免创建新对象。

下面的例子展示了拷贝构造函数、赋值运算符重载、移动拷贝和移动赋值运算符重载，请仔细区别

class A{
    public:
    //拷贝构造函数
    A(A& a) : x(a.x)
    {
        cout << "Copy Constructor" << endl;
    }
    //赋值运算符
    A& operator=(A& a)
    {
        x = a.x;
        cout << "Copy Assignment operator" << endl;
        return *this;
    }
    //移动拷贝
    A(A&& a) : x(a.x)
    {
        cout << "Move Constructor" << endl;
    }
    //移动赋值
    A& operator=(A&& a)
    {
        x = a.x;
        cout << "Move Assignment operator" << endl;
        return *this;
    }
    private:
    int x;
}