[C++知识库][C++]引用折叠规则，std::move如何工作

引用折叠

我们知道，将一个左值传递给右值引用参数是不合法的，因为通常右值引用不能绑定到左值上，但是有两个例外。

1. 右值引用指向模板类型参数，如 T&&，这种引用也叫做万能引用，因为它既可以被传入左值，也可以被传入右值。

template <typename T>
void f(T&& t) {}

当一个左值被传递给 T&& 参数时，如 int i，f(i) 进行调用，T 会被推断为 int&，而不是 int，这样 f 的参数就变成了 int& && 好像是一个引用的引用，这应该是不允许的啊。

事实上，我们确实不能直接定义一个引用的引用，但是通过模板参数间接定义是可以的。

2. 如果定义出一个引用的引用，则这些引用会形成 折叠

折叠规则：

对于一个给定的类型 X

• X& &, X& &&, X&& & 会被折叠为 X&
• X&& && 会被折叠为 X&&

只有右值引用的右值引用折叠后还是右值引用，其他只要沾上左值引用，最后都会被折叠为左值引用。

注意：引用折叠只能用于间接创建的引用的引用，如类型别名，或模板参数，auto。

所以，T&&参数，如果传入左值，会被折叠成 int&，传入右值，则会被折叠成 int&&，如果在 f 函数体内部需要将参数 t 传给其他具有万能引用的函数，那么由于右值引用和左值引用本身都是左值，传入到其他函数后会都被折叠成左值引用类型，如果要保持其引用类型不变，则需要进行完美转发。

move如何工作

我们常用 std::move 函数来将一个左值转换成右值，使用 move，即告诉编译器，我们希望将一个左值像一个右值一样处理它。

事实上，move 可以被传入任意类型的值，因为它是一个有万能引用的函数模板。

标准库中 move 是这样定义的：

template <typename T>
typename remove_reference<T>::type&& move(T&& t)
{
	return static_cast<typename remove_reference<T>::type&&>(t);
}

remove_reference 是一个类模板。（详细文档：remove_reference - C++ Reference (cplusplus.com)）

使用它可以将类型的引用去除，remove_reference 有一个模板类型参数和一个名为 type 的类型成员，如果我们使用一个引用类型实例化 remove_reference，则 type 将表示去除引用后的类型。如 remove_reference<int&>::type 就是 int 类型。

注意，使用时必须在前面加上 typename 以告知编译器 type 是一个类型成员。因为此时编译器不知道 remove_reference<T> 是一个什么样的类型，因为它还没有被实例化，其内部的 type 可能是 static 数据成员（编译器默认认为），也可能是类型成员，无法确定。需要程序员显式地使用 typename 告知才能通过编译。

static_cast用于强制类型转换，具体介绍在我的上一篇博客：[C++](27)强制类型转换 static_cast reinterpret_cast const_cast dynamic_cast_世真的博客-CSDN博客

如下两个例子，分别将右值和左值传入 move

string s1("hi!"), s2;
s2 = std::move(string("bye!")); //传入右值
s2 = std::move(s1);	//传入左值

第一个赋值（传入右值）：

• 函数参数为 T&&，T 可以非常合理地被推断为 string

• remove_reference<string>::type 非引用类型转换后不变，还是 string

• 所以最后 move 被实例化为：

  string&& move(string&& t)
  {
  	return static_cast<string&&>(t);
  }
  

• t 本身就是右值引用，所以强制类型转换什么也不做，最后返回的还是右值引用。

第二个赋值（传入左值）：

• 万能引用，编译器会将 T 推断为 string&

• 函数参数 T&& 变成 string& && ，会折叠为 string&

• remove_reference<string&>::type 就是 string

• 所以最后 move 被实例化为：

  string&& move(string& t)
  {
  	return static_cast<string&&>(t);
  }
  

• 这样，左值引用正好被转换成了右值引用。

这里的核心在于 static_cast，它可以将左值转换到右值引用。我们知道右值引用不能绑定到左值，这其实只是不允许进行隐式类型转换，而使用 static_cast 进行显式地转换是允许的。

此时，如果用一个对象 s2 来接收 move 的返回值，由于返回的是右值引用，那么就会调用 s2 的移动赋值运算符，将 s1 的资源转移给s2。

虽然允许我们自己使用static_cast将左值转换到右值类型，但还是建议使用标准库的 std::move，更加方便易读。