（基本常识）左值引用、右值引用、万能引用、移动语义和完美转发——原理和代码示例
作者：求一个demo
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内容通俗易懂，没有废话，文章最后是面试常问内容（建议通过标题目录学习）
废话不多说，我们直接开始------>>>>>>
一、左值
1、含义：左值是指出现在赋值表达式左侧的表达式，它有持久的状态（名字、存储空间等）。
2、特点：
①有明确的存储空间（地址）。
②可以通过取地址符（&）获取其地址。
③生命周期超过当前表达式（例如类中定义一个变量，运行完这个定义的变量后，后面仍然可以使用这个左值变量）。
④左值一般是：函数名、变量名、++i、--i、*p等。
3、示例：
int a = 10; // a是左值
int* p = &a; // 可以获取a的地址二、右值
1、含义：右值是指出现在赋值表达式右侧的表达式，通常是指临时对象或字面量。
2、特点：
①没有持久的状态（通常是临时对象）。
②不能获取其地址。
③通常是匿名的临时对象或字面量。
④生命周期仅限于当前表达式。
3、示例：
int b = 20; // 20是右值
int c = a + b; // (a + b)的结果是右值三、左值引用
1、含义：使用&声明的引用，只能绑定到左值。左值引用可以指向左值，但是不能指向右值，但是前面加const可以指向右值（因为const左值引用延长了右值的生命周期，使得右值在引用的生命周期内保持有效）。
2、特点：
①语法：Type&。
②只能绑定到左值。
③延长被引用对象的生命周期（只要引用存在，对象就不会被销毁）。
④常用于函数参数，避免拷贝。
3、示例：
int x = 10;
int& ref = x; // 正确，x是左值
// int& ref = 10; // 错误，不能绑定到右值四、右值引用
1、含义：使用&&声明的引用，只能绑定到右值（C++11引入）。std::move可以将左值转化为右值引用（move作用是转移对象的所有权），从而允许对左值进行类似右值的操作。
2、特点：
①语法：Type&&。
②只能绑定到右值（临时对象）。
③允许修改右值。
④主要用于移动语义和完美转发。
⑤可以延长临时对象的生命周期。
3、示例：
int&& rref = 10; // 正确，10是右值
// int&& rref = x; // 错误，不能绑定到左值x
std::string&& s = getStr(); // getStr()返回的临时对象五、优缺点和对比（左值引用和右值引用）
1、左值引用优缺点：
（1）优点：
①避免对象拷贝，提高效率。
②允许修改原对象（左值引用作为函数参数且不是const引用时，可以在函数内部修改引用绑定的对象）。
void increment(int& num) {
num++;
}③语法简单直观。
（2）缺点：
①不能绑定到临时对象/右值（左值引用只能绑定有持久内存地址和名称的对象，即左值。而右值是临时创建的，没有持久内存地址）。
②有时会导致不必要的对象保留（左值引用延长对象生命周期，当函数返回一个局部对象的引用时，如果该引用被外部使用<返回对象的引用作为函数参数传入、返回静态局部对象的引用等>，导致局部对象生命周期延长，可能引发内存泄漏或未定义）。
int& getLocalReference() {
int num = 10;
return num; // 错误，返回局部对象的引用，会导致未定义行为
}
int main() {
// int& ref = getLocalReference();
return 0;
}2、右值引用优缺点：
（1）优点：
①支持移动语义，避免深拷贝（移动语义允许将一个资源从一个对象快速转移到另一个对象，而不是进行深拷贝。右值引用是实现移动语义的关键，通过移动构造函数和移动赋值运算符，可以在对象所有权转移时避免不必要的复制）。
class MyVector {
private:
int* data;
size_t size;
public:
// 构造函数
MyVector(size_t s) : size(s) {
data = new int[size];
for (size_t i = 0; i < size; ++i) {
data[i] = i;
}
}
// 移动构造函数
MyVector(MyVector&& other) noexcept : data(other.data), size(other.size) {
other.data = nullptr;
other.size = 0;
}
// 析构函数
~MyVector() {
delete[] data;
}
};
int main() {
MyVector v1(1000000);
MyVector v2(std::move(v1)); // 使用移动构造函数，避免深拷贝
return 0;
}②可以绑定并修改临时对象，并且可以在绑定后对临时对象进行修改（例如在函数返回临时对象时，可以通过右值引用接收并处理）。
int&& getRValue() {
return std::move(10);
}
int main() {
int&& rref = getRValue();
rref = 20;
std::cout << rref << std::endl; // 输出 20
return 0;
}③右值引用结合forward函数可以实现完美转发（即在函数模板中能将参数以原有的值类别<左值或右值>传递给其他函数）。
void printValue(int& value) {
std::cout << "左值: " << value << std::endl;
}
void printValue(int&& value) {
std::cout << "右值: " << value << std::endl;
}
template<typename T>
void forwardValue(T&& value) {
printValue(std::forward<T>(value));
}
int main() {
int x = 10;
forwardValue(x); // 传递左值
forwardValue(20); // 传递右值
return 0;
}④提供性能，特别是处理大型对象时（使用右值引用和移动语义可以避免深拷贝，直接转移资源的所有权，提高性能）。
3、左值引用和右值引用的对比
①绑定对象上：左值引用只能绑定左值；右值引用只能绑定右值。
②语法上：左值引用是单个&；右值引用是&&。
③主要用途上：左值引用是避免拷贝；右值引用是移动语义，资源转移。
④生命周期影响上：左值引用是延长被引用的对象；右值引用是延长临时对象。
（2）缺点：
①语法较复杂（C++11新特性）。
②不当使用可能导致对象状态意外改变（右值引用会对临时对象进行修改或者资源转移，如果移动构造或移动运算符没正确处理对象，可能导致对象在移动后处于无效状态，从而导致未定义等）。
六、万能引用
1、含义：使用T&&的形参，既能绑定右值，也能绑定左值（C++11新特性）。
2、特点：
①既可以绑定右值，也可以绑定左值。
②依赖类型推导（模板或auto），如果不是类型推导的时候使用，那么T&&表示右值引用。
③配合forward实现完美转发。
3、示例：
template<typename T>
void foo(T&& param); // 万能引用
auto&& var = x; // 万能引用七、移动语义
1、含义：转移资源所有权而非拷贝，提高性能。
2、关键操作：
（1）移动构造函数：T(T&& other)。
（2）移动赋值运算符：T& operator=（T&& other）。
3、优点：
①避免不必要的深拷贝（移动语义允许将一个资源从一个对象快速转移到另一个对象，而不是进行深拷贝。右值引用是实现移动语义的关键，通过移动构造函数和移动赋值运算符，可以在对象所有权转移时避免不必要的复制）。
②提升大型对象处理效率。
③使不可拷贝的对象可以转移。
4、示例：
class Buffer {
char* data;
public:
Buffer(Buffer&& other) : data(other.data) {
other.data = nullptr; // 转移所有权
}
};八、完美转发
1、保持参数原始值类别（左值或右值）转发到其他函数。
2、实现方法：
①结合万能引用和forward。
②保持参数的const属性和值类别。
3、示例：
template<typename T>
void wrapper(T&& arg) {
target(std::forward<T>(arg));
}九、校招面试常问内容
1、什么是左值右值？如何区分？
（1）左值和右值：左值有持久的状态，可以取地址，通常出现在赋值左侧；右值一般是临时对象或字面量，没有持久的状态，不能取地址，只能出现在赋值右侧。
（2）如何区分？
①能否用&取地址：左值可以，右值不可以。
②生命周期：左值超出当前表达式，右值通常仅限于当前表达式。
③能够放在赋值左侧：左值可以，右值不可以。
2、左值引用和右值引用的区别？
①绑定对象上：左值引用只能绑定左值；右值引用只能绑定右值。
②语法上：左值引用是单个&；右值引用是&&。
③主要用途上：左值引用是避免拷贝；右值引用是移动语义，资源转移。
④生命周期影响上：左值引用是延长被引用的对象；右值引用是延长临时对象。
3、什么是万能引用？它和右值引用有什么不同？
（1）万能引用：万能引用是形式上类似右值引用（T&&），是类型推导中的特殊引用，可以绑定到左值或右值。
（2）区别：
①万能引用只出现在模板参数或auto&&推导中。
②万能引用可以绑定任意值（在类型推导中），右值引用只能绑定右值。
③万能引用主要用于完美转发（万能引用可以接受左值或右值），右值引用主要用于移动语义（资源高效转移，而不是深拷贝，适用于处理大型对象）。
4、移动语义解决了什么问题？如何实现？
（1）解决的问题：
①避免不必要的深拷贝，提高性能（通过移动构造函数和移动赋值运算符，可以在对象所有权转移时避免不必要的复制）。
②使不可拷贝的对象可以转移资源所有权。
③优化临时对象处理
（2）如何实现：
①移动构造函数：T(T&& other)。
②移动赋值运算符：T& operator=（T&& other）。
③使用std::move将左值转为右值引用。
5、std::move和std::forward的区别？
①作用上：move是无条件转为右值引用；forward是有条件（根据模板参数）保持值类别。
②使用场景上：move主要用在移动语义；forward主要用在完美转发。
③参数类型上：move任意类型；forward必须配合万能引用。
④返回值上：move是T&&；forward是T&&。
⑤实质：move是static_cast<T&&>；forward是根据T决定转换方式。
6、完美转发是如何实现的？为什么要用forward？
（1）如何实现？
①结合万能引用接收任意值类别的参数。
②使用forward根据模板参数类型决定转发为左值还是右值。
③保持参数的原始值类别和const属性。
（2）为什么用forward？
①避免转发时丢失值类别信息。
②保证右值参数能正确触发移动语义。
③实现精准的参数传递。
最后，如有不足和错误的地方，期待私信指正！
