c/c++语言开发共享C++关于左值，右值，左值引用，右值引用，std::move, std::foward等知识讲解

关于左值和右值的定义

左值和右值在c中就存在，不过存在感不高，在c++尤其是c++11中这两个概念比较重要，左值就是有免费精选名字大全的变量（对象），可以被赋值，可以在多条语句中使用，而右值呢，就是临时变量（对象），没有免费精选名字大全，只能在一条语句中出现，不能被赋值。

在 c++11 之前，右值是不能被引用的，最大限度就是用常量引用绑定一个右值，如 :

  const int& i = 3;

在这种情况下，右值不能被修改的。但是实际上右值是可以被修改的，如 :

    t().set().get();

t 是一个类，set 是一个函数为 t 中的一个变量赋值，get 用来取出这个变量的值。在这句中，t() 生成一个临时对象，就是右值，set() 修改了变量的值，也就修改了这个右值。

既然右值可以被修改，那么就可以实现右值引用。右值引用能够方便地解决实际工程中的问题，实现非常有吸引力的解决方案。

右值引用

左值的声明符号为”&”， 为了和左值区分，右值的声明符号为”&&”。

给出一个实例程序如下

    #include     void process_value(int& i)   {     std::cout << "lvalue processed: " << i << std::endl;   }     void process_value(int&& i)   {     std::cout << "rvalue processed: " << i << std::endl;   }     int main()   {     int a = 0;     process_value(a);    process_value(1);   }    

结果如下

    wxl@dev:~$ g++ -std=c++11  test.cpp  wxl@dev:~$ ./a.out   lvalue processed: 0  rvalue processed: 1  

process_value 函数被重载，分别接受左值和右值。由输出结果可以看出，临时对象是作为右值处理的。

下面涉及到一个问题：

x的类型是右值引用，指向一个右值，但x本身是左值还是右值呢？c++11对此做出了区分：

things that are declared as rvalue reference can be lvalues or rvalues. the distinguishing criterion is: if it has a name, then it is an lvalue. otherwise, it is an rvalue.

对上面的程序稍作修改就可以印证这个说法

    #include     void process_value(int& i)   {     std::cout << "lvalue processed: " << i << std::endl;   }     void process_value(int&& i)   {     std::cout << "rvalue processed: "  << std::endl;   }     int main()   {     int a = 0;     process_value(a);    int&& x = 3;    process_value(x);   }  

    wxl@dev:~$ g++ -std=c++11  test.cpp  wxl@dev:~$ ./a.out   lvalue processed: 0  lvalue processed: 3  

x 是一个右值引用，指向一个右值3，但是由于x是有免费精选名字大全的，所以x在这里被视为一个左值，所以在函数重载的时候选择为第一个函数。

右值引用的意义

直观意义：为临时变量续命，也就是为右值续命，因为右值在表达式结束后就消亡了，如果想继续使用右值，那就会动用昂贵的拷贝构造函数。（关于这部分，推荐一本书《深入理解c++11》）

右值引用是用来支持转移语义的。转移语义可以将资源 ( 堆，对象等 ) 从一个对象转移到另一个对象，这样能够减少不必要的临时对象的创建、拷贝以及销毁，能够大幅度提高 c++ 应用程序的性能。临时对象的维护 ( 创建和销毁 ) 对性能有严重影响。

转移语义是和拷贝语义相对的，可以类比文件的剪切与拷贝，当我们将文件从一个目录拷贝到另一个目录时，速度比剪切慢很多。

通过转移语义，临时对象中的资源能够转移其它的对象里。

在现有的 c++ 机制中，我们可以定义拷贝构造函数和赋值函数。要实现转移语义，需要定义转移构造函数，还可以定义转移赋值操作符。对于右值的拷贝和赋值会调用转移构造函数和转移赋值操作符。如果转移构造函数和转移拷贝操作符没有定义，那么就遵循现有的机制，拷贝构造函数和赋值操作符会被调用。

普通的函数和操作符也可以利用右值引用操作符实现转移语义。

转移语义以及转移构造函数和转移复制运算符

以一个简单的 string 类为示例，实现拷贝构造函数和拷贝赋值操作符。

     class mystring {    private:     char* _data;     size_t_len;     void _init_data(const char *s) {    _data = new char[_len+1];    memcpy(_data, s, _len);    _data[_len] = '';     }    public:     mystring() {    _data = null;    _len = 0;     }       mystring(const char* p) {    _len = strlen (p);    _init_data(p);     }       mystring(const mystring& str) {    _len = str._len;    _init_data(str._data);    std::cout << "copy constructor is called! source: " << str._data << std::endl;     }       mystring& operator=(const mystring& str) {    if (this != &str) {   _len = str._len;   _init_data(str._data);    }    std::cout << "copy assignment is called! source: " << str._data << std::endl;    return *this;     }       virtual ~mystring() {    if (_data) free(_data);     }    };      int main() {     mystring a;     a = mystring("hello");     std::vector vec;     vec.push_back(mystring("world"));    }

     copy assignment is called! source: hello    copy constructor is called! source: world

这个 string 类已经基本满足我们演示的需要。在 main 函数中，实现了调用拷贝构造函数的操作和拷贝赋值操作符的操作。mystring(“hello”) 和 mystring(“world”) 都是临时对象，也就是右值。虽然它们是临时的，但程序仍然调用了拷贝构造和拷贝赋值，造成了没有意义的资源申请和释放的操作。如果能够直接使用临时对象已经申请的资源，既能节省资源，有能节省资源申请和释放的时间。这正是定义转移语义的目的。

我们先定义转移构造函数。

      mystring(mystring&& str) {    std::cout << "move constructor is called! source: " << str._data << std::endl;    _len = str._len;    _data = str._data;    str._len = 0;    str._data = null;    }

有下面几点需要对照代码注意：
1. 参数（右值）的符号必须是右值引用符号，即“&&”。
2. 参数（右值）不可以是常量，因为我们需要修改右值。
3. 参数（右值）的资源链接和标记必须修改。否则，右值的析构函数就会释放资源。转移到新对象的资源也就无效了。

现在我们定义转移赋值操作符。

      mystring& operator=(mystring&& str) {    std::cout << "move assignment is called! source: " << str._data << std::endl;    if (this != &str) {   _len = str._len;   _data = str._data;   str._len = 0;   str._data = null;    }    return *this;    }

这里需要注意的问题和转移构造函数是一样的。

增加了转移构造函数和转移复制操作符后，我们的程序运行结果为 :

由此看出，编译器区分了左值和右值，对右值调用了转移构造函数和转移赋值操作符。节省了资源，提高了程序运行的效率。

有了右值引用和转移语义，我们在设计和实现类时，对于需要动态申请大量资源的类，应该设计转移构造函数和转移赋值函数，以提高应用程序的效率。

关于std::move()和std::forward 再次推荐一本书：《effective modern c++》

英文版的，这里有篇关于其中item25的翻译不错

请看这里

但是这几点总结的不错

std::move执行一个无条件的转化到右值。它本身并不移动任何东西；

std::forward把其参数转换为右值，仅仅在那个参数被绑定到一个右值时；

std::move和std::forward在运行时（runtime）都不做任何事。