C++相关概念和易错语法（27）（forward、引用折叠）

本文主要是介绍C++相关概念和易错语法（27）（forward、引用折叠），希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

上篇文章着重分享了对右值的理解以及相关应用（移动构造和移动赋值），但是右值引用还有很多坑需要填，这篇文章会进一步探究

1.引用折叠（万能引用）

当我们手动实现构造函数和移动构造时是分成两个函数来写的，赋值和移动赋值也是，本质上是因为移动赋值的代码实现不同，构造是深拷贝，而移动构造类似于浅拷贝，这也是根据右值引用、左值引用对象的特性不同做的处理。

但是还存在一种情况，即需要先将左值引用和右值引用同时处理，再针对左值和右值引用分别处理

如果一个函数的格式为void Fun(int& num)，那么就只能传左值，num的处理将都会按照左值来处理；如果一个函数的格式为void Fun(int&& num)，那么就只能传右值，num的处理将都会按照右值来处理。

这样看来似乎没有问题，大不了存两个函数，但是如果共同处理的部分有几万行，而只是针对末尾的一小部分做特殊处理，为了那几十行的代码要多复制几万行代码这显然是不值的，并且管理两份相同的代码也更麻烦。那么怎么处理这问题呢？

这就需要引出引用折叠了。

引用折叠的基础是模板函数，模板函数的本质是靠编译器生成不同的函数，相比较我们自己复制两个函数方便很多也可以解决上述问题。

下面是引用折叠的基本形式，当使用T&&，那么该类型就会触发引用折叠

类和函数中均支持的引用折叠的规则：

T& &变为T&，T&& &变为T&

T& &&变为T&，T&& &&变为T&&

如果触发了引用折叠，定义变量T&&，T&等也遵循上面的规则。

下面以int来解释上述代码：传入的是左值，那么如Fun(a)，那么T就会被实例化为int&，T& &&根据引用折叠推导出类型也是int&，即左值引用。根据前面的规则仔细理解

typeid(t).name()不会打印具体是哪个引用，而是原类型，但我们可以用其他方式验证

加入传入的是右值，那么如Fun(10)，那么T就会被实例化为int（引用折叠的特殊处理，不是int&&），t的类型会变成int&&，即右值引用

易混点

（1）这里要特别注意，要自行推导左值引用或者右值引用的话不能显式实例化，显式实例化后就不是引用折叠了，T的类型直接就定了

（2）引用折叠要理解它的规则和触发条件

这很明显不是引用折叠，尽管这和编译器推导一模一样。

（3）由于类必须显式实例化，所以函数中才存在这种编译器自动推导的做法，不过引用折叠在函数和类中都有用处，当使用int&或者int&&作为类的模板参数的话也遵循上述规则。函数中注意必须要使用T&&才会触发引用折叠，去自动推导

T1被实例化为int，这是偏特化而不是引用折叠，而T2实例化为int&很明显就是引用折叠。

同理，在这个例子中T1&不是引用折叠的标志，那它只能按照偏特化的规则去实例化，只有加上const修饰才能编译通过。虽然T2看上去也像偏特化，但它实际走的是引用折叠的规则。

（4）当同一类型作为多个参数的类型时，会按照各自的方法推导，只有类型一致才能通过

2.完美转发forward

我在最开始的时候提出了一类问题，引用折叠解决了第一步，就是将重复的代码合并，利用模板函数推导左值引用或者右值引用。但是分开处理的函数一般来说是同名的（功能相似，对象不一致），调用的时候如何区分左值和右值引用呢？

可能还有的人没有反应过来，当引用折叠实例化出void Fun(int&& rr)和void Fun(int& r)之后难道不就已经分出来了吗？直接调用不就好了吗？但是上篇文章就讲过不管是右值引用还是左值引用，引用前面的修饰是它引用的对象的属性，而不是该对象本身（rr或r）的属性。也就是说，不管通过引用折叠实例化出多少种类型，右值引用或左值引用的变量本身都是左值，如果将这个变量作为参数传到另一个函数，那么都会按照左值处理了，不能实现分开处理的功能。

我们不能在模板函数里面都move，因为这又走向了另一个极端。这就需要引入完美转发forward来解决了

完美转发是一个模板函数，在传参的时候我们不能直接传Fun(a)，而是Fun( forward<T>(a) )。

以int为例：当forward函数的实例化类型是int或者int&&时，会保证该函数表达式返回值是一个右值，int也可以是因为前面引用折叠中传右值时实例化出的是int而非int&&（特殊处理）；当forward函数的实例化类型是int&时，会保证该函数表达式返回值是一个左值。

一般来说，forward和引用折叠是相互兼容的，引用折叠实例化出的类型可以完全没有歧义的直接用于forward的显式实例化。

#include <iostream>
using namespace std;void test(int& num)
{cout << "void test(int& num)" << endl;
}void test(int&& num)
{cout << "void test(int&& num)" << endl;
}template<class T1>
void Fun(T1&& t)
{test(forward<T1>(t));
}int main()
{int a = 0;Fun(a);Fun(1);return 0;
}

执行结果为