[C++知识库]左值/右值引用&移动/拷贝&完美转发

左值引用&右值引用

我一度认为是否会用左值/右值引用能够判断出一个人是否了解modern C++

左值：理解为等号左边的值（能取地址）

右值：理解为等号右边的值，即表达式结束后不再存在的临时对象（不能取地址），比如常量表达式，函数返回值，和存在寄存器中的临时值等

纯右值：纯粹的字面量，比如非引用的返回值、表达式（包括lambda）等

将亡值：可以被移动的临时值（第一次看到可能比较难理解，不妨先往后看）

引用：一个变量的别名（没去了解过底层原理，感觉像是指针的某种高级封装）

对引用的操作就相当于对地址中值的操作，也就是给引用变量赋值的前提是，被引用的变量是可以取址的（比如存在寄存器中的变量）。举个例子

int num = 10;		// num是左值，存在内存中
int num1 = num+1;	// num+1是一个表达式，计算的结果肯定是存在寄存器中的
int* pnum = #	// 虽然这个地址是主存中的地址，但是&num这个值是没有一个变量来存储的，&num也是在寄存器中的，是没有主存地址的

此时，如果想对上面的一些变量进行引用，则至少需要知道它们在主存中的地址，也就是是一个左值

int& a = num;	//√
int& a = 1;		//×
int*& p = pnum;	//√
int*& p = # //×

后两个是非常好的例子，pnum是存储在内存中的变量，其值为num的地址，所以可以被引用；&num是临时变量（右值），不在主存中被分配空间，所以不能被引用

也就是说，pnum和&num的值都是num变量的地址，但是它们存在的方式取决了其能否被引用

如果一定要引用临时变量，就需要先将其拷贝到内存中（就像$int?p=\&num$），然后再去引用内存中的变量，从而间接引用之前的临时变量

以上提到的引用均为左值引用（T&），也是通常提到“引用”时所指的引用

这里不得不提到常量左值引用（const T&），常量左值引用没有左值引用的限制，可以接受右值初始化，但是限定了只读

但是因为右值是用临时变量存储的，赋给左值的时候是做了深拷贝的，然后再销毁临时变量。深拷贝必然带来资源的消耗，所以就需要一种能够直接引用右值的方法

右值引用则是对&num这种右值的引用，不能用左值初始化，一定要用的话需要std::move将左值参数转换为右值

简单来说，右值引用就是延长右值的声明周期，不再做深拷贝，仅仅去引用寄存器中的临时变量。从这个角度来看，右值引用的速度是比左值引用快很多的

移动和拷贝

拷贝：通过一个对象，生成与其相同的另一个对象

移动：把一个对象移动到另一个位置

传统C++在移动时，必须使用先复制再析构的方式，非常反人类。一种更理想的移动方式，就是将旧对象的“使用权限”交给新对象，这就可以通过一个移动构造函数来实现

A(A&& a): p(a.p){
    a.p = nullptr;
}

简单来说，就是通过右值引用拿到旧对象的使用权限，然后解除旧对象自身的引用

也就是说如果打算把一个对象赋值给另一个对象，但是这个对象之后不再打算使用了，就可以用移动的方式减少资源消耗，举个例子

vector<string> v;
string str;
v.push_back(move(str)); // 这步操作之后str为空

完美转发

引用坍塌规则：对引用进行引用时，函数形参$T\&\&$不一定能进行右值引用，当传入的是左值时，会被推导为左值。也就是说只有传入右值引用才是真的右值引用

参数转发存在一个问题，引用类型本身是一个左值，所以当传递一个右值引用参数的时候，会被当做左值处理，举个例子

template<typename T>
void pass(T&& v){
    reference(v);
}
void reference(int& v);	// 传递左值
void reference(int&& v);// 传递右值

pass(1);	
int l = 1;	
pass(l);
// pass直接写int&&是不能接收左值参数的，这个模板的写法我也不太熟悉，但是用decltype发现传入左值时v被解释为左值引用了

无论是$pass(1)$还是$pass(l)$，虽然传入pass的一个是左值，一个是右值，但是由于v本身是一个引用，意味着v是一个左值，所以只会调用左值引用的reference

forward函数可以解决引用坍塌的问题，在传递参数时会保持其原有类型

move只是把左值转化为右值，forward只是做类型转换