[C++知识库]左值与右值

左值与右值

一、左值
左值表示一个占据内存中可识别位置的一个对象，更进一步地，可以对左值取地址

int a = 10;
int *p = &a;
int **q = &p;

a,p,q都是很经典的左值，可以通过标识符a,p,q，取出内存地址中对应的对象

int a;// ①
a = 4;// ②

①如果在函数中执行该语句的话，变量a会在栈帧中开辟一个4字节的内存空间其值未定义。所以a为左值，能够取其地址
②赋值语句中左操作数必须是一个左值，赋值操作本质上是对内存进行更新，所以我们必须要找到内存地址才能更新
二、右值
判断右值的一个简单方法就是能不能对变量或者表达式取地址，如果不能，他就是右值

int foo{return 10;};
x+1;

函数返回的对象（非引用，非指针）是一种典型的右值，这些对象在函数返回之后会被立刻销毁，也就不存在说取地址这样的操作了。如foo() = 20是一个典型的错误
加减乘除等表达式也是右值，因为x+1的结果保存在临时寄存器中，并不会输出到内存，因为没有办法对这个结果取地址，因为它们也是左值

a+1 = 4;
foo() = 10;

a+1以及foo()返回的值均为右值，它们都是一个临时的值，在表达式结束时，生命周期结束

三、左值和右值的转换
1.左值和右值在不同的表达式中有不同的定义

int a = 10,b = 20;
int c = a + b;

在第一行中，a,b都是左值，但在第二行中，由于要执行加法，所以会将左值隐式地转换成右值，其结果也是一个右值，保存在临时寄存器中，而后写入c的内存中
2.解引用操作符*（作用于右值，返回左值）
解引用操作符作用于指针，取出指针指向的内存内容，该结果可以作为左值使用

int *p = &a;
*(p+1) = 20;

p+1的结果是一个右值，但是*(p+1)的结果是左值
3.取地址操作符&（作用于左值，返回右值）
取地址操作符& 一定是作用在左值上，这也是前面定义左值使用的方式

int a[] = {1,2,3};
int *p = &a[2];
int *q = &(a+1);//error 

四丶左值引用
引用类型又称之为”左值引用“，顾名思义，引用只能引用一个左值，而不能是右值

string& s = string("hello");//error,这里引用了右值

但常量引用可以引用一个右值

const string& s = string("hello");

void foo(string& s){};
foo("hello"); //error 一个右值无法转换成左值引用
void foo1(const string& s){};
foo1("hello"); //一个右值可以转换成常量引用

int a = 10;
const int b = 20;

const int& c = a;//引用非常量右值
const int& d = b;//引用常量左值
const int& e = 10+20 //引用右值（正常来说，10+20这一右值会在表示结束时被销毁，但是常量引用演唱了其生命周期）

五、右值引用
右值引用是C++11的新特性，主要解决”移动语义“，以及”完美转发“，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 &&a = 5;
int b = 5;
int &&aa = b;//error，右值引用不可以指向左值

a = 6;//右值引用的用途，可以修改右值

右值引用本身是一个左值，这句话听起来有点难理解，但是右值引用是一个变量，而变量一般都是左值

int && s = 1;
int && q = s; //error 此时s为左值

右值引用由于引用的是右值，而右值又是临时的，随时可能被销毁的对象。因此在使用右值引用的地方，我们可以随意接管所引用对象的资源，而不用担心内存泄漏，数据被更改等情况

六丶移动语义
在一般的拷贝赋值函数中，我们通常会使用临时对象+swap的方式来实现异常安全以及数据安全

class Buz {
private:
    int* m_ptr;
public:
    Buz(int *ptr = 0):m_ptr(ptr){}
    ~Buz() { delete m_ptr; }
    Buz(const Buz& other);
    Buz& operator=(const Buz& rhs) {
        Buz temp = Buz(rhs);
        swap(this->m_ptr, temp.m_ptr);
        return *this;
    }
};

在上述代码中，首先使用rhs通过拷贝构造函数构造出了临时对象temp，然后交换this和temp中的数据。当函数返回时，temp对象将被自动调用其析构函数并销毁，从而释放掉原来this的数据。这样的写法是异常安全的

在buz = Buz();这一赋值后面发生了很多事，首先创建Buz对象，然后将这个临时对象赋值给buz，此时将会调用拷贝赋值，而在拷贝赋值又会生成一个临时对象，如此一来，Buz对象相当于被创建了两次

在使用了右值引用以后，我们就可以使用移动的方式来编写移动赋值函数，直接将右值中的数据搬到自己这边来

Buz& operator = (Buz&& rhs) {
    swap(this->ptr, rhs.ptr);
    return *this;
}

buz = Buz()；中的Buz()是一个右值，所以该赋值语句将调用移动赋值函数

移动语义利用的基本事实就是右值本身就是临时的，随时可能被销毁的，那么我们从右值中“窃取”数据就不会有任何副作用。当我们窃取完数据以后，甚至可以将一些我们需要销毁的数据挂在右值上，右值销毁时带着这些数据一并销毁

我们可以通过move()函数将一个左值强制类型转成一个右值引用，注意move()本身不具有移动语义，它只是一个类型转换函数而已，内部可以通过static_cast实现