右值引用和移动语义-创新互联

右值引用和移动语义 1. 左值引用和右值引用

传统的传统的C++语法中就有引用的语法，而C++11中新增了的右值引用语法特性，所以从现在开始我们之前学习的引用就叫做左值引用。无论左值引用还是右值引用，都是给对象取别名。
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左值：左值是一个表示数据的表达式(如变量名或解引用的指针)，我们可以获取它的地址+可以对它赋值，左值可以出现赋值符号的左边，右值不能出现在赋值符号左边。定义const修饰符后的左值，不能给他赋值，但是可以取的地址。左值引用就是在给左值的引用，给左值取别名。
int main()
{
    //这些都是左值
    int x = 1;
    int* p = new int(2);
    const int n = 3;
    
    //这些是对上面个左值的值引用，对左值取别名
    int& rx = x;
    int*& rp = p;
    const int& rn = n;
    return 0;
}
右值：右值也是一个数据的表达式，如：字面常量，表达式返回值，函数返回值（这个不能是左值引用返回）之类的，右值可以出现在赋值符号的右边，但是不能出现在赋值符号的左边，右值不能取地址。右值引用就是对右值的引用，给右值取别名。
右值 a. 内置类型：纯右值 b. 自定义类型：将亡值
int main()
{
    int x = 1;
    int y = 2;
    
    //下面这些都是右值
    3;
    x + y;
    min(x, y);//函数的返回值,不能是左值引用返回
    
    //这些是对上面右值的右值引用
    int&& rr1 = 3;
    int&& rr2 = x + y;
    int&& rr3 = min(x, y);
    
    // 右值不能修改 error C2106: “=”: 左操作数必须为左值
    3 = 1;
    x + y = 1;
    fmin(x, y) = 1;	
    
    return 0;
}
需要注意的是右值是不能取地址的，但是给右值取别名后，会导致右值被存储到特定位置，且可以取到该位置的地址。==换句话说就是右值引用之后，那个引用的值就变成了左值

2. 右值引用和左值引用比较

左值引用：

左值引用只能引用左值，不能引用右值
但是const左值引用既可以引用右值也可以引用左值

int main()
{
    // 左值引用只能引用左值，不能引用右值。
    int a = 10;
    int& ra1 = a; // ra为a的别名
    
    //int& ra2 = 10; // 编译失败，因为10是右值
    
    // const左值引用既可引用左值，也可引用右值。
    const int& ra3 = 10;
    const int& ra4 = a;
    return 0;
}

右值引用：

右值引用只能右值，不能引用左值
但是右值引用可以move以后的左值

int main()
{
    //右值引用只能右值，不能引用左值
    int&& r1 = 10;
    
    //error C2440: “初始化”: 无法从“int”转换为“int &&”
    int a = 10;
	int&& r2 = a;//message : 无法将左值绑定到右值引用
    
    // 右值引用可以引用move以后的左值
    int&& r3 = std::move(a);
    
    return 0;
}

3. 右值引用使用场景

class string
{
    public:
    // 移动构造
    string(string&& s)
        :_str(nullptr)
            ,_size(0)
            ,_capacity(0)
        {
            cout<< "string(string&& s) -- 移动语义"<< endl;
            swap(s);
        }
    // 移动赋值
    string& operator=(string&& s)
    {
        cout<< "string& operator=(string&& s) -- 移动语义"<< endl;
        swap(s);
        return *this;
    }
    private:
    char* _str;
    size_t _size;
    size_t _capacity; // 不包含最后做标识的\0
};
对于具有深拷贝的来说就需要右值引用
左值引用的使用场景：
做参数减少拷贝提高效率，做输出型参数
void test1(string s1)
{}

void test2(const string& s2)
{}


int main()
{
 	string ss("hello yhh");
    //test1 test2的调用,对于test2来说我们使用了左值引用做参数减少了拷贝，提高了效率
    test1(ss);
    test2(ss);
    
    //做输出型参数
    // string operator+=(char ch) 传值返回存在深拷贝
    // string& operator+=(char ch) 传左值引用没有拷贝提高了效率
    ss += '1';
    
    return 0;
}
左值引用的缺点：
但是当函数返回对象是一个局部变量，出了函数作用域就不存在了，就不能使用左值引用返回，
只能传值返回。例如：string to_string(int value)函数中可以看到，这里只能使用传值返回，
传值返回会导致至少1次拷贝构造(如果是一些旧一点的编译器可能是两次拷贝构造)。
namespace yhh
{
    yhh::string to_string(int value)
    {
        bool flag = true;
        if (value< 0)
        {
            flag = false;
            value = 0 - value;
        }
        
        yhh::string str;
        while (value >0)
        {
            int x = value % 10;
            value /= 10;
            str += ('0' + x);
        }
        if (flag == false)
        {
            str += '-';
        }
        std::reverse(str.begin(), str.end());
        return str;
    }
}   
右值引用和移动语义解决上述问题：
在string中增加移动构造，移动构造本质是将参数右值的资源窃取过来，占位已有，那么就不
用做深拷贝了，所以它叫做移动构造，就是窃取别人的资源来构造自己。
//string to_string(int value)函数中可以看到，这里
// 只能使用传值返回，传值返回会导致至少1次拷贝构造
//(如果是一些旧一点的编译器可能是两次拷贝构造)
int main()
{
    yhh::string ret2 = bit::to_string(-1234);
    return 0;
}
//to_string的返回值是一个右值，用这个右值构造ret2，如果没有移动构造，调用就会匹配调用拷贝构造，因为const左值引用是可以引用右值的，这是一个深拷贝。

// 移动构造增加之后再调用
string(string&& s)
    :_str(nullptr)
        ,_size(0)
        ,_capacity(0)
    {
        cout<< "string(string&& s) -- 移动语义"<< endl;
        swap(s);
    }

//如果既有拷贝构造又有移动构造，调用就会匹配调用移动构造，因为编译器会选择追匹配的参数调用。
//增加之后发现，这里没有调用深拷贝的拷贝构造，而是调用了移动构造，移动构造中没有新开空间，拷贝数据，所以效率提高了
不仅仅有移动构造，还有移动赋值：
// 移动赋值
string& operator=(string&& s)
{
    cout<< "string& operator=(string&& s) -- 移动语义"<< endl;
    swap(s);
    return *this;
}
int main()
{
    yhh::string ret1;
    ret1 = yhh::to_string(1234);
    return 0;
}
// 运行结果：
// string(string&& s) -- 移动语义
// string& operator=(string&& s) -- 移动语义
这里运行后，我们看到调用了一次移动构造和一次移动赋值。因为如果是用一个已经存在的对象
接收，编译器就没办法优化了。yhh::to_string函数中会先用str生成构造生成一个临时对象，但是
我们可以看到，编译器很聪明的在这里把str识别成了右值，调用了移动构造。然后在把这个临时
对象做yhh::to_string函数调用的返回值赋值给ret1，这里调用的移动赋值
STL中的容器都是增加了移动构造和移动赋值

4. 右值引用引用左值深入

按照语法，右值引用只能引用右值，但右值引用一定不能引用左值吗？因为：有些场景下，可能
真的需要用右值去引用左值实现移动语义。当需要用右值引用引用一个左值时，可以通过move
函数将左值转化为右值。C++11中，std::move()函数位于头文件中，该函数名字具有迷惑性，
它并不搬移任何东西，唯一的功能就是将一个左值强制转化为右值引用，然后实现移动语义。

int main()
{
	string s1("hello yhh");
	string s2(move(s1));
	return 0;
}//是移动，资源的转移
对于左值list比如在列表上它会把val先拷贝构造在列表上，然会调用拷贝构造（深拷贝）
对于右值来说，会把val构造在节点空间上，去时是移动构造string对象（俩次移动）

void push_back (value_type&& val);
int main()
{
    listlt;
    bit::string s1("1111");
    // 这里调用的是拷贝构造
    lt.push_back(s1);
    
    // 下面调用都是移动构造
    lt.push_back("2222");
    lt.push_back(std::move(s1));
    return 0;
}
//运行结果：
// string(const string& s) -- 深拷贝
// string(string&& s) -- 移动语义
// string(string&& s) -- 移动语义

5. 完美转发

模板中的&& 万能引用

模板中的&&不代表右值引用，而是万能引用，其既能接收左值又能接收右值。
模板的万能引用只是提供了能够接收同时接收左值引用和右值引用的能力
但是引用类型的唯一作用就是限制了接收的类型，后续使用中都退化成了左值

我们希望能够在传递过程中保持它的左值或者右值的属性, 就需要用完美转发
只要需要向下层传递（保持原有属性就需要完美转发）std::forward<模板类型>(传递的值)

void Fun(int&& x) 
{
	cout<< "右值引用"<< endl; 
}

void Fun(int& x) 
{
	cout<< "左值引用"<< endl; 
}

templatevoid test(T&& x)
{
	// std::forward(x)在传参的过程中保持了t的原生类型属性
	Fun(std::forward(x));
}
int main()
{
	int a = 0;
	test(a);
	test(1);

	return 0;
}
//结果
//左值引用
//右值引用

使用场景

templatestruct ListNode
{
    ListNode* _next = nullptr;
    ListNode* _prev = nullptr;
    T _data;
};
templateclass List
{
typedef ListNodeNode;
public:
    List()
    {
        _head = new Node;
        _head->_next = _head;
        _head->_prev = _head;
    }
        void PushBack(T&& x)
    {
        //Insert(_head, x);
        Insert(_head, std::forward(x));
    }
    void PushFront(T&& x)
    {
        //Insert(_head->_next, x);
        Insert(_head->_next, std::forward(x));
    }
    void Insert(Node* pos, T&& x)
    {
        Node* prev = pos->_prev;
        Node* newnode = new Node;
        newnode->_data = std::forward(x); // 关键位置
        
        // prev newnode pos
        prev->_next = newnode;
        newnode->_prev = prev;
        newnode->_next = pos;
        pos->_prev = newnode;
    }
    
    void Insert(Node* pos, const T& x)
    {
        Node* prev = pos->_prev;
        Node* newnode = new Node;
        newnode->_data = x; // 关键位置
        
        // prev newnode pos
        prev->_next = newnode;
        newnode->_prev = prev;
        newnode->_next = pos;
        pos->_prev = newnode;
    }
private:
	Node* _head;
};
int main()
{
    Listlt;
    lt.PushBack("1111");
    lt.PushFront("2222");
    return 0;
}

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