【c++11】看完立马就懂--右值引用！！！

本文主要是介绍【c++11】看完立马就懂--右值引用！！！，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！

右值引用

一、什么是右值？什么是左值？
二、右值引用
三、右值引用的好处
四、万能引用
五、完美转发

一、什么是右值？什么是左值？

首先，当我们看到右值的时候，我们很自然的就会产生疑问？
什么的右边呢？
等号的右边吗？
那么如果是按赋值=符号的右边来定义的话，那么，左值是不是就是=符号的左边的值呢？
但是，看到下面的这段代码，我们又感觉，上面的说法，貌似不太对！

#include<iostream>int main()
{int a = 10;int b = a;return 0;
}

仔细推敲，我们发现，10是个字面常量，和我们的a，在栈上创建的变量，貌似不是一个东西？这样来看，好像和我们上面的定义挺符合的啊？两个不同的东西，刚好用左值和右值这么个名称来进行区分。好像挺对的哦。
但是，b不也是在栈上开辟的变量吗？b在赋值符号=的左边，但是a也是栈上的变量，a在赋值符号=的右边呀！那这样子来看，左值和右值不就没什么区别了吗？？？？？
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所以，上面的这种结论，肯定是不正确的！那么究竟什么是左值？什么是右值？？？
左值和右值，它肯定会存在区别！不然为什么要出现这样子的命名。通过作者的不懈努力的查阅资料！！！
左值，我们可以理解我们平常开辟在栈上的变量，例如上面的a，b这些变量，都可以叫做左值。
右值，通常我们认为，右值是那么字面常量，如10；表达式的返回值（a + b返回一个临时变量）；函数的返回值（这个返回值不是引用）；我们将这些统称为右值。
其中，我们最佳的区分方式就是，看看这个变量能不能取地址。
在这里插入图片描述
注意，字符串，我们将它认为是左值，它可以取地址，地址是首元素的地址。

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二、右值引用

引用我们都很熟悉，也就是

#include <iostream>int main()
{int a = 0;int &ra = a;return 0;
}

这种引用我们叫做左值引用，右值引用是长啥样子的？

#include <iostream>
int main()
{int&& ra = 10;return 0;
}

这样子的引用方式我们叫做右值引用。
那么我们就会产生以下的疑问？

左值引用能不能引用右值？
右值引用能不能引用左值？

左值能不能引用右值？

撕~~~~，好像不可以诶？仔细想了想，是不是和引用的权限升级有关呢？
因为10是个字面常量呀，它又不能修改，我用一个左值引用它，不就发生权限放大吗？那么我们给它加上一个const，来限制它的权限，是不是就能够左值引用右值了呢？

可以看到，编译器这次没有报错了，说明这样子的方式是可以的，也就说明了，const的左值引用可以引用右值，所以，这就解释了，为什么STL容器里面的拷贝构造，构造函数，为什么要对参数加上const的原因了，这样既能够将我们的左值传参过来，也可以将右值传参传过来。

右值引用能不能引用左值？
我们来尝试一下就知道了

编译器报错了，说明是不可以的？肯定不可以吗？想想原因，貌似想不出来什么原因了？？？？？？
是不是真的不可以？
通过我查阅C++11，发现了，c++11里面给我们提供了一个方法。也就是将左值move一下。

好像可以了，但是为什么move一下，a就可以被右值引用了呢？这样子写可以吗？

好像又不行了，所以我推断，move应该是根据左值a，来产生一个临时的右值作为返回值，然后右值引用就可以引用了。

三、右值引用的好处

右值引用说了半天，那么右值引用的出现到底有什么用啊？它难道就是为了能够替换const的左值引用，给右值也能够名正言顺的加上一个右值引用的名称吗？仅仅只是为了给我们的右值也有了地位，恩宠一下右值是吧？？？？？
那肯定是不可能的啊，怎么可能会耗费那么大的力气搞出来一个右值引用，就为了恩宠一下右值？？？
对于它的作用我也很好奇，所以我也去看别人的博客和上网查资料，我看到一些博客上面介绍：右值引用可以延长生命周期？？？
我看到的时候，我满脸问号
在这里插入图片描述
什么玩意？？？延长生命周期？？？
延长啥的生命周期啊？？？
为什么要延长生命周期？？？
延长生命周期有啥用啊？？？
我表示很疑问和好奇，在这种好奇和疑问的驱动下，我就去看了《C++ Primer》这本书，我仿佛领悟到了一些！！！
那篇博客的作者可能想表达的是，延长资源的生命周期，右值引用可以说是一个非常非常强大牛逼的东西。
场景一：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;string func()
{string s("aaaaaaaaaa");return s;
}int main()
{string s1 = func();return 0;
}

按照右值引用没有出现之前，我们的代码逻辑应该是这样子的
在这里插入图片描述
然后这里由于出现的s要拷贝构造一次，s1也要拷贝构造，编译器就会优化，直接跳过中间的那个临时变量，直接s1拷贝构造s（编译器优化就是我们的编译器其实是很智能的，如果发生那种创建一个变量，需要连续的构造几个中间变量的时候，编译器就会直接将中间的变量优化掉）。

这是右值引用没有出现的时候的分析，如果这个函数里面的string非常的大，那么在构造的时候，string肯定是深拷贝，那么这样子的代价真的太大了，如果返回的是vector< vector < int >>这样的类型，那么拷贝的代价真的太恐怖了，所以这里在右值引用没有出现之前，我们是通过输出型参数的方式来获取结果，也就是这样形式的代码风格

#include <iostream>void func(string& s1)
{.......
}

那么右值引用的出现，就可以解决这样的问题，如何解决？

string func()
{string s("aaaaaaaaaa");return s;
}int main()
{string s1 = func();return 0;
}

我们看到，func里面的s，它会随着函数调用的结束销毁栈帧，那么在里面的s，它的生命周期也就在那一个函数体里，函数销毁，那么s自然而然也要销毁，但是我们要返回s的内容，那么我们为什么不把s的资源夺过来，也就是将s夺舍！！！把它的资源占为己有，然后我的s1，它都已经要被赋值，把原先的内容给丢掉了，构造新的内容出来了，那么我为什么不把s的资源给拿过来，将我s1不要的资源丢给你s，你s都要销毁了，你就顺路把我那些垃圾，不要的资源也带走吧！！！这样的思路，就是右值引用的意义。
它将我们的将亡值，也就是即将销毁的s的资源的生命周期延续了下去，其实本质就是一种交换资源的方式。
那么这种实现也很简单，只需要创建一些指针变量，来交换我们的变量所指向在堆上创建的资源，获取到对方指向的内存块，这样就完成拷贝，这种拷贝我们称为移动拷贝。
那么根据上面的思路，我们可以这样子玩

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;class A
{
public:A(int size = 0):_a(new int[size]),_size(size){}A(const A& it){cout << "A(const A& it) -- 左值引用" << endl;_size = it._size;_a = new int[_size];for (int i = 0; i < _size; i++){_a[i] = it._a[i];}}A(A&& it){cout << "A(A&& it) -- 右值引用" << endl;int* tmp = it._a;it._a = _a;_a = tmp;}private:int* _a = nullptr;int _size = 0;
};A func()
{A a(10);return a;
}int main()
{A a1 = func();return 0;
}

当我们运行到箭头位置的时候
在这里插入图片描述
我们看到a的地址的后四位是0510，然后接着运行

我们可以观察到，a的地址转移到了a1上面，而我们实现的方式，仅仅只是创建了一个临时的指针对象，交换双方指向的内容，而深拷贝要开辟空间，要把对方的值拷贝给我开辟的空间上，要调佣循环，这样的代价相比，移动构造的代价小的非常非常的多。

我们运行的结果
在这里插入图片描述

这样子，我们只需要很小的代价，就将资源获取到了，创造出右值引用的人实在是太牛了。所以右值引用我只能说，真香！
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四、万能引用

我们来看这段代码

template<class T>
void func(T&& x)
{cout << x << endl;
}int main()
{func(10);        //右值int a = 9;func(a);         //左值const int b = 8;func(b);         //const 左值func(move(a));   //move 左值 -> 右值func(move(b));   //move const 左值 -> const 右值return 0;
}

按理来说，我们的func函数里面看着是个右值，所以理所应当的应该要传一个右值过去，但是我们运行发现，
在这里插入图片描述
咦？？？怎么全部都可以编译通过并且运行呢？？？
这里需要科普一个知识，
首先，这是一个模版，它是通过具体的函数调用的值来实例化的，然后这里涉及到了一个叫做引用折叠的知识，如果传参传过去的是个左值，那么这里的T&&就会发生引用折叠，变成T&，而右值传过去依然是T&&。
那么这样的语法，它被称为万能引用，就是字面意思，模版的加入给予了它根据参数来实例化出不同的具体函数，这种方式让我们c++变得更加的灵活强大。

五、完美转发

我们也是一样，思考一下这段代码的结果


void test(int& x)
{cout << "void test(int& x)        -- 左值引用" << endl;
}void test(const int& x)
{cout << "void test1(const int& x) -- const 左值引用" << endl;
}void test(int&& x)
{cout << "void test(int&& x)       -- 右值引用" << endl;
}
void test(const int&& x)
{cout << "void test(const int&& x) -- const 右值引用" << endl;
}template<class T>
void func(T&& x)
{test(x);
}int main()
{func(10);        //右值int a = 9;func(a);         //左值const int b = 8;func(b);         //const 左值func(move(a));   //move 左值 -> 右值func(move(b));   //move const 左值 -> const 右值return 0;
}

我们来分析一下，根据上面学的万能引用，这里的输出结果应该是
右值
左值
const 左值
右值
const 右值
我们来查看编译器运行的结果
在这里插入图片描述
诶？？？这里就要产生疑问了，怎么全是左值了？？？很奇怪是不是？？
我们之前说过，判断一个变量，是左值还是右值，关键在于能不能取地址，那么我们就怀疑，右值引用这个变量本身，能不能取地址呢？

int&& x = 10;cout << &x << endl;

在这里插入图片描述
我在vs2019下测试发现，右值引用本身竟然是一个左值，我们再来看它的汇编语言

我们发现，它好像是将10放在了栈上的某个位置，然后将这个位置用寄存器保存起来了，然后x仿佛被当成了一个指针, 然后将10存放在栈的位置存到x里面。
所以在我的编译器上，右值引用被当成是一个左值了，所以这就解释了为什么上面的代码执行结果全是左值！
那么我们如何解决这个问题？
c++11提供了forward来实现完美转发，即在传参过程中保证了参数的属性不会发生改变，也就是右值引用去当参数传递时，调用的是右值引用的函数，


void test(int& x)
{cout << "void test(int& x)        -- 左值引用" << endl;
}void test(const int& x)
{cout << "void test1(const int& x) -- const 左值引用" << endl;
}void test(int&& x)
{cout << "void test(int&& x)       -- 右值引用" << endl;
}
void test(const int&& x)
{cout << "void test(const int&& x) -- const 右值引用" << endl;
}template<class T>
void func(T&& x)
{test(forward<T>(x));
}int main()
{func(10);        //右值int a = 9;func(a);         //左值const int b = 8;func(b);         //const 左值func(move(a));   //move 左值 -> 右值func(move(b));   //move const 左值 -> const 右值return 0;
}