C++11 新特性:右值引用

2024-05-11 14:04
文章标签 c++ 特性 引用 右值

本文主要是介绍C++11 新特性: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!

在 C++98/03 标准的基础上,C++11 标准引入了大约 140 个新特性。其中,右值引用是这些新特性之一,也是最为重要的之一。

很多初学者对右值引用感到晦涩难懂,实际上右值引用只是一种新的 C++ 语法。真正具有挑战性的是基于右值引用引申出的两种 C++ 编程技巧,分别是移动语义(Move Semantics)和完美转发(Perfect Forwarding)。

本节首先将介绍右值引用的概念及其基本用法,至于移动语义和完美转发,将在后续章节中详细讨论。

理解右值引用之前,我们需要区分两个概念:左值和右值。

左值与右值

1、左值(Lvalue):指的是持久存在的对象,这些对象有明确的名称和存储位置。简单地说,左值是那些在表达式执行结束后依然存在的对象。

可以作为左值的对象特征:命名对象、可取地址&,可赋值。包括:

  • 基本类型变量、数组、数组元素
  • 字符串字面量,如「cppCamp」
  • 对象变量、对象成员
  • 指针、指针解引用后的对象/变量
  • 函数(可取地址)
  • 返回左值的表达式

2、右值(Rvalue):通常是临时的,没有明确名称的对象,它们在表达式结束时就不再存在。右值经常是对象的临时副本,用于表达式计算的中间结果。

可以作为右值的对象特征:无名、无法取地址,不可赋值。包括:

  • 各种临时对象(函数返回值)、字符串临时对象
  • 除字符串外的其他基本类型字面量
  • lambda 表达式
  • 运算符表达式

C++11 引入右值引用

右值引用通过&&符号表示:T&&,通常的引用 T& 现在被认为是左值引用。

右值引用在某些方面和左值引用有类似行为,比如必须被初始化,不能被重新绑定等。

右值引用表示对象可以「从这里移动到别的对象」,以支持移动语义。

C++98/03 标准中的使用 「&」 表示引用。此种引用方式有一个缺陷,即正常情况下只能操作 C++ 中的左值,无法对右值添加引用。例如:

int num = 10;
int &b = num; //正确
int &c = 10; //错误

上面的代码,编译器允许我们为 num 左值建立一个引用,但不能为 10 这个右值建立引用。因此,C++98/03 标准中的引用又称为左值引用。

虽然 C++98/03 标准不支持为右值建立非常量左值引用,但允许使用常量左值引用操作右值。也就是说,常量左值引用既可以操作左值,也可以操作右值,例如:

int num = 10;
const int &b = num; // num 是左值
const int &c = 10; // 10 是右值

右值往往是没有名称的,因此要使用它只能借助引用的方式。这就产生一个问题,实际开发中我们可能需要对右值进行修改(实现移动语义时就需要),显然左值引用的方式是行不通的。

为此,C++11 标准引入了右值引用,用 “&&” 表示。C++ 标准委员会在选定右值引用符号时,既希望能选用现有 C++ 内部已有的符号,还不能与 C++ 98 /03 标准产生冲突,最终选定了 2 个 ‘&’ 表示右值引用。

需要注意的,和声明左值引用一样,右值引用也必须立即进行初始化操作,且只能使用右值进行初始化,比如:

int num = 10;
const int &b = num;
const int &c = 10;

和常量左值引用不同的是,右值引用还可以对右值进行修改。例如:

#include <iostream>int main()
{int && a = 10;a = 100;std::cout << a << std::endl;
}

输出结果为 100。

另外值得一提的是,C++ 语法上是支持定义常量右值引用的。

示例:常量右值引用作为函数参数

#include <iostream>void printValue(const int&& value) {std::cout << "Value: " << value << std::endl;
}int main() {int x = 5;printValue(10); // 直接传入右值printValue(x);  // 错误:不能将左值传递给非const的右值引用printValue(std::move(x)); // 正确:显式转换为右值return 0;
}

尽管常量右值引用可以提供一些灵活性,但它的使用场景相对有限。

在实际编程中,更常见的是使用非常量右值引用来实现移动语义,或使用常量左值引用(const T&)来接受所有类型的参数而不进行修改。

常量右值引用主要在需要同时处理左值和右值,但又不修改它们的特定场景中使用。

右值的细分

C++11 标准中对右值做了更细致的划分,分别是纯右值(Pure value,简称 pvalue)和将亡值(eXpiring value,简称 xvalue )。

其中纯右值就是 C++98/03 标准中的右值,也就是本文中讲解的右值,而将亡值指的是和右值引用相关的表达式,比如某函数返回的 T&& 类型的表达式。

这点了解即可,不必深究。

总结

右值引用和移动语义是 C++11 标准引入的重要改进之一,为开发者提供了一个能写出更高效的代码语言特性,特别是在涉及大量资源管理和临时对象的场景。

接下来,我会用两篇文章分别介绍移动语义和完美转发。

这篇关于C++11 新特性:右值引用的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/979744

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