在c++11中,&&
不再只有逻辑与的含义,还可能是右值引用:
void f(int&& i);
但也不尽然,&&
还可能是转发引用:
template<typename t> void g(t&& obj);
“转发引用”(forwarding reference)旧称“通用引用”(universal reference),它的“通用”之处在于你可以拿一个左值绑定给转发引用,但不能给右值引用:
void f(int&& i) { } template<typename t> void g(t&& obj) { } int main() { int n = 2; f(1); // f(n); // error g(1); g(n); }
一个函数的参数要想成为转发引用,必须满足:
-
参数类型为
t&&
,没有const
或volatile
; -
t
必须是该函数的模板参数。
换言之,以下函数的参数都不是转发引用:
template<typename t> void f(const t&&); template<typename t> void g(typename std::remove_reference<t>&&); template<typename t> class a { template<typename u> void h(t&&, const u&); };
另一种情况是auto&&
变量也可以成为转发引用:
auto&& vec = foo();
所以写范围for
循环的最好方法是用auto&&
:
std::vector<int> vec; for (auto&& i : vec) { // ... }
有一个例外,当auto&&
右边是初始化列表,如auto&& l = {1, 2, 3};
时,该变量为std::initializer_list<int>&&
类型。
转发引用,是用来转发的。只有当你的意图是转发参数时,才写转发引用t&&
,否则最好把const t&
和t&&
写成重载(如果需要的话还可以写t&
,还有不常用的const t&&
;其中t
是具体类型而非模板参数)。
转发一个转发引用需要用std::forward
,定义在<utility>
中:
#include <utility> template<typename... args> void f(args&&... args) { } template<typename t> void g(t&& obj) { f(std::forward<t>(obj)); } template<typename... args> void h(args&&... args) { f(std::forward<args>(args)...); }
调用g
有几种可能的参数:
-
int i = 1; g(i);
,t
为int&
,调用g(int&)
; -
const int j = 2; g(j);
,t
为const int&
,调用g(const int&)
; -
int k = 3; g(std::move(k));
或g(4);
,t
为int
(不是int&&
哦!),调用g(int&&)
。
你也许会疑惑,为什么std::move
不需要<t>
而std::forward
需要呢?这得从std::forward
的签名说起:
template<typename t> constexpr t&& forward(std::remove_reference_t<t>&) noexcept; template<typename t> constexpr t&& forward(std::remove_reference_t<t>&&) noexcept;
调用std::forward
时,编译器无法根据std::remove_reference_t<t>
反推出t
,从而实例化函数模板,因此<t>
需要手动指明。
但是这并没有从根本上回答问题,或者可以进一步引出新的问题——为什么std::forward
的参数不定义成t&&
呢?
原因很简单,t&&
会把t&
、const t&
、t&&
和const t&&
(以及对应的volatile
)都吃掉,有了t&&
以后,再写t&
也没用。
且慢,t&&
参数在传入函数是会匹配到t&&
吗?
#include <iostream> #include <utility> void foo(int&) { std::cout << "int&" << std::endl; } void foo(const int&) { std::cout << "const int&" << std::endl; } void foo(int&&) { std::cout << "int&&" << std::endl; } void bar(int&& i) { foo(i); } int main() { int i; bar(std::move(i)); }
不会!程序输出int&
。在函数bar
中,i
是一个左值,其类型为int
的右值引用。更直接一点,它有免费精选名字大全,所以它是左值。
因此,如果std::forward
没有手动指定的模板参数,它将不能区分t&
和t&&
——那将是“糟糕转发”,而不是“完美转发”了。
最后分析一下std::forward
的实现,以下代码来自libstdc++:
template<typename _tp> constexpr _tp&& forward(typename std::remove_reference<_tp>::type& __t) noexcept { return static_cast<_tp&&>(__t); } template<typename _tp> constexpr _tp&& forward(typename std::remove_reference<_tp>::type&& __t) noexcept { static_assert(!std::is_lvalue_reference<_tp>::value, "template argument" " substituting _tp is an lvalue reference type"); return static_cast<_tp&&>(__t); }
-
当转发引用
t&& obj
绑定左值int&
时,匹配第一个重载,_tp
即t
为int&
,返回类型_tp&&
为int&
(引用折叠:& &
、& &&
、&& &
都折叠为&
,只有&& &&
折叠为&&
); -
const int&
同理; -
当转发引用绑定右值
int&&
时,匹配第二个重载,_tp
为int
,返回类型为int&&
; -
const int&&
同理。
综上,std::forward
能完美转发。
程序员总是要在stack overflow上才能学会一点东西。
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