C++中完美转发std::forward的一点点分析

本文主要是介绍C++中完美转发std::forward的一点点分析，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！

文章目录

前提
`std::forwar`是如何实现的？
`forwarder(a)`的调用过程
`forwarder(10)`的调用过程
`forwarder(std::move(a))`的调用过程
`std::move`是如何实现的
总结

前提

之前在C++中的万能引用，引用折叠，完美转发中（如果你没有看过这篇文章，建议先去看看），主要介绍了万能引用，引用折叠的概念和使用，关于完美转发只是说了要这样用，但没有深入到源码底层去看看。这一节，我们把这个过程中使用的一些函数的源码分析下。

如分析有错误或不当之处，请大家多多见谅。

`std::forwar`是如何实现的？

先贴一段使用完美转发的代码。

#include <iostream>
#include <utility> // 包含 std::forward
#include <type_traits>// 普通函数重载，分别处理左值和右值
void process(int& x) {std::cout << "Processing lvalue: " << x << std::endl;
}void process(int&& x) {std::cout << "Processing rvalue: " << x << std::endl;
}// 泛型函数，用于转发参数
template <typename T>
void forwarder(T&& arg) {process(std::forward<T>(arg));
}int main() {![请添加图片描述](https://i-blog.csdnimg.cn/direct/13363849da724ad6bce3a39cc772202d.png)int a = 5;forwarder(a);    // 传递左值forwarder(10);   // 传递右值forwarder(std::move(a)); // std::move(a) 是一个右值引用return 0;
}

在VS2017, C++标准为C++17的环境下，上述代码的输出结果为：

Processing lvalue: 5
Processing rvalue: 10
Processing rvalue: 5

接下来我准备采用从顶至下的方式，分别对这三个模板函数调用进行分析。

`forwarder(a)`的调用过程

模板函数forwarder使用了万能引用技术，所以它可以接收左值，也可以接收右值。所以forwarder(a)这样的调用完全合法。

在这里，我们省略了模板参数T，编译器会自己推导。那么第一个问题出现了，此时编译器推导的模板参数 T是什么？

答案：此时T会被推导为int&，如下所示：
请添加图片描述
然后你可以看到，forwader函数的定义变为了void forwarder(int & arg)，这里为什么是int&呢？

答案：引用折叠。 因为 T=int&，int &和&&会发生引用折叠，变为int&。

接着就到了process(std::forward<int &>(arg))，先来分析一下std::forward的源码，这样我们才能明白为什么传入左值可以调用左值版本的函数，传入右值可以调用右值版本的函数。

std::forward的源码如下：

template<class _Ty>_NODISCARD constexpr _Ty&& forward(remove_reference_t<_Ty>& _Arg) noexcept{	// forward an lvalue as either an lvalue or an rvaluereturn (static_cast<_Ty&&>(_Arg));}

是不是有点懵，别着急，我们将_Ty代进去就明白了，如下：
请添加图片描述
上面的分析已经比较清楚了，还有一个remove_reference_t留在下介绍。

接下来同理，我们分析下forwarder(10)的调用过程。

`forwarder(10)`的调用过程

请添加图片描述
forwarder(10)的调用过程和forwarder(a)一样，这里要注意的是T会被推导为int。

`forwarder(std::move(a))`的调用过程

请添加图片描述
forwarder(std::move(a))和forwarder(10)的调用过程一样，类型推导也一样，T=int。

至此，关于std::forward的分析已经结束。那么我们来分析下：std::forward为什么可以实现完美转发。

简要分析：std::forward的底层就是一个static_cast<_Ty&&>，当_Ty不同时，static_cast出来的结果也不同，这决定了是调用process的左值引用版本，还是右值引用版本。那么_Ty是传入进来的模板参数，是在模板函数forwarder中捕获的。在这里_Ty = T，而T会根据我们传入的参数进行推导。

所以总的来说：当我们传入不同的参数时，模板就会拿到T，然后原封不动传给std::forward，std::forward经过处理后，就可以调用不同版本的函数。