c++中的右值解析

1.理解右值是什么(和左值的区别)

简单点说,右值就是在等号右边的值。

左值可以取地址、位于等号左边;而右值没法取地址,位于等号右边

int a = 5;
int &ref_a = a; // 左值引用指向左值,编译通过
int &ref_a = 5; // 左值引用指向了右值,会编译失败

2.什么是右值引用

引用本质是别名,可以通过引用修改变量的值,传参时传引用可以避免拷贝,其实现原理和指针类似。 个人认为,引用出现的本意是为了降低C语言指针的使用难度,但现在指针+左右值引用共同存在,反而大大增加了学习和理解成本

2.1左值引用

左值引用大家都很熟悉,能指向左值,不能指向右值的就是左值引用

int a = 5;
int &ref_a = a; // 左值引用指向左值,编译通过
int &ref_a = 5; // 左值引用指向了右值,会编译失败

引用是变量的别名,由于右值没有地址,没法被修改,所以左值引用无法指向右值。

但是,const左值引用是可以指向右值的:

const int &ref_a = 5;  // 编译通过

const左值引用不会修改指向值,因此可以指向右值,这也是为什么要使用const &作为函数参数的原因之一,如std::vectorpush_back

void push_back (const value_type& val);

如果没有constvec.push_back(5)这样的代码就无法编译通过了。

2.2 右值引用

再看下右值引用,右值引用的标志是&&,顾名思义,右值引用专门为右值而生,可以指向右值,不能指向左值

int &&ref_a_right = 5; // okint a = 5;
int &&ref_a_left = a; // 编译不过,右值引用不可以指向左值ref_a_right = 6; // 右值引用的用途:可以修改右值

2.3 对左右值引用本质的讨论

下边的论述比较复杂,也是本文的核心,对理解这些概念非常重要。

2.3.1 右值引用有办法指向左值吗?

有办法,std::move

int a = 5; // a是个左值
int &ref_a_left = a; // 左值引用指向左值
int &&ref_a_right = std::move(a); // 通过std::move将左值转化为右值,可以被右值引用指向cout << a; // 打印结果:5

3.应用场景

3.1 如下实现一个Mystring类

#include 
#include 
#include 
#include 
using namespace std;class MyString {
public:MyString(){m_data = NULL;m_len = 0;}MyString(const char* s){m_len = strlen(s);init_data(s);cout << "构造函数" << s << endl;}MyString(const MyString &str){m_len = str.m_len;init_data(str.m_data);cout << "拷贝" << str.m_data << endl;}//MyString& operator=(const MyString &str){if (this != &str) {this->m_len = str.m_len;init_data(str.m_data);}cout << "赋值" << str.m_data << endl;return *this;}~MyString(){if (m_data != NULL) {cout << "析构函数" << endl;free(m_data);}}private:void init_data(const char *s){m_data = new char [m_len + 1];memcpy(m_data,s,m_len);m_data[m_len] = '\0';}char* m_data;size_t m_len;
};

测试函数:

void test(){vector vec;MyString a;a = MyString("hello");vec.push_back(MyString("world"));
}

输出:

构造函数hello
赋值hello
析构函数
构造函数world
拷贝world
析构函数
析构函数
析构函数

我们可以看到,因为const的修饰,往重载=传入右值时也能通过编译,但会被深拷贝。

总共执行了2次拷贝,MyString("Hello")和MyString("World")都是临时对象,临时对象被使用完之后会被立即析构,在析构函数中free掉申请的内存资源。
如果能够直接使用临时对象已经申请的资源,并在其析构函数中取消对资源的释放,这样既能节省资源,有能节省资源申请和释放的时间。 这正是定义移动语义的目的。

通过加入定义移动构造函数和转移赋值操作符重载来实现右值引用(即复用临时对象):

#include 
#include 
#include 
#include 
using namespace std;class MyString {
public:MyString(){m_data = NULL;m_len = 0;}MyString(const char* s){m_len = strlen(s);init_data(s);cout << "构造函数" << s << endl;}MyString(const MyString &str){m_len = str.m_len;init_data(str.m_data);cout << "拷贝" << str.m_data << endl;}MyString(MyString &&str){cout << "右值拷贝(使用原有资源)" << str.m_data << endl;m_len = str.m_len;init_data(str.m_data);str.m_len = 0;//防止在析构函数中释放内存str.m_data = NULL;}//先拷贝,再赋值MyString& operator=(const MyString &str){if (this != &str) {this->m_len = str.m_len;init_data(str.m_data);}cout << "赋值" << str.m_data << endl;return *this;}MyString& operator=(MyString && str){cout << "右引用赋值(使用原有资源)" << str.m_data << endl;if (this != &str) {this->m_len = str.m_len;this->m_data = str.m_data;//防止在析构函数中释放内存str.m_data = NULL;str.m_len = 0;}return *this;}~MyString(){if (m_data != NULL) {cout << "析构函数" << endl;free(m_data);}}private:void init_data(const char *s){m_data = new char [m_len + 1];memcpy(m_data,s,m_len);m_data[m_len] = '\0';}char* m_data;size_t m_len;
};
void test(){vector vec;MyString a;a = MyString("hello");vec.push_back(MyString("world"));
}
构造函数hello
右引用赋值(使用原有资源)hello
构造函数world
右值拷贝(使用原有资源)world
析构函数
析构函数

3.2 结合std::move 和右值引用,可以避免不必要的拷贝。swap的定义变为:

namespace MyT {templatevoid swap(T &a, T &b) {T tmp(std::move(a));a = std::move(b);b = std::move(tmp);}
}
void test(){MyString a("hello");MyString b("world");MyT::swap(a, b);
}
构造函数hello
构造函数world
右值拷贝(使用原有资源)hello
右引用赋值(使用原有资源)world
右引用赋值(使用原有资源)hello
析构函数
析构函数


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