C++11의 rvalue 참조, 전송 의미 체계 및 완벽한 전달에 대한 간략한 분석

1. Lvalue와 rvalue:

C++에는 lvalue와 rvalue에 대한 표준 정의가 없지만 널리 알려진 속담이 있습니다. 임시가 아닌 것은 lvalue이고, 주소를 가질 수 없고, 이름이 없고, 임시적인 것은 rvalue입니다.

즉치수, 함수에서 반환하는 값 등은 모두 rvalue임을 알 수 있습니다. 익명 개체(변수 포함) 대신 함수 참조, const 개체 등이 반환하는 값은 모두 lvalue입니다.

기본적으로 이해하면 프로그래머는 배후에서 컴파일러에 의해 제어됩니다. 이 코드 줄에서 유효한 것이 rvalue(즉각적 데이터 포함)인지 확인하고, 범위 지정 규칙을 통해 수명을 알 수 있는 사용자가 만든 것은 lvalue(함수 및 const에 의해 반환된 지역 변수에 대한 참조 포함)인지 확인하세요. 객체), 예:

int& foo(){int tmp; return tmp;}
 
int fooo(){int tmp; return tmp;}
 
int a=10;
 
const int b;
 
int& temp=foo();//虽然合法，但temp引用了一个已经不存在的对象
 
int tempp=fooo();

위 코드에서 a, temp 및 foo()는 모두 상수 lvalue가 아니며, b는 상수 lvalue입니다. fooo()는 상수가 아닌 rvalue이고 10은 상수 rvalue입니다. 특별히 주의해야 할 사항이 있습니다. 반환된 참조는 lvalue입니다(주소를 사용할 수 있음).

일반적으로 컴파일러는 rvalue에 대한 변경을 허용하지 않습니다(rvalue의 수명은 프로그래머에 의해 제어되지 않기 때문에 rvalue가 변경되더라도 사용하지 못할 수 있음), 특히 빌드된 경우 -in 유형 객체. 그러나 C++에서는 rvalue 객체를 사용하여 멤버 함수를 호출할 수 있지만 같은 이유로 그렇게 하지 않는 것이 가장 좋습니다.

2.

Datatype&& variable

(Demo是一个类)
Demo foo(){
  Demo tmp;
  return tmp;
}

Demo x=foo();

Demo&& x=foo();

从以上代码可以看出,拷贝构造函数在堆中重新开辟了一个大小为10000的int型数组,然后每个元素分别拷贝,而转移构造函数则是直接接管参数的指针所指向的资源,效率搞下立判！需要注意的是转移构造函数实参必须是右值,一般是临时对象,如函数的返回值等,对于此类临时对象一般在当行代码之后就被销毁,而采用转移构造函数可以延长其生命期,可谓是物尽其用,同时有避免了重新开辟数组.对于上述代码中的转移构造函数,有必要详细分析一下:

Demo(Demo&& lre):arr(lre.arr),size(lre.size)({lre.arr=NULL;}

lre是一个右值引用,通过它间接访问实参(临时对象)的资源来完成资源转移,lre绑定的对象(必须)是右值,但lre本身是左值;

因为lre是函数的局部对象,”lre.arr=NULL"必不可少,否则函数结尾调用析构函数销毁lre时仍然会将资源释放,转移的资源还是被系统收回.

4. move()函数

3中的例子并非万能,Demo(Demo&& lre)的实参必须是右值,有时候一个左值即将到达生存期,但是仍然想要使用转移语义接管它的资源,这时就需要move函数.

std::move函数定义在标准库中,它的作用是将左值强行转化为右值使用,从实现上讲,std:move等同于static_cast(lvalue) ,由此看出,被转化的左值本身的生存期和左值属性并没有被改变,这类似于const_cast函数.因此被move的实参应该是即将到达生存期的左值,否则的话可能起到反面效果.

5. 完美转发(perfect forwarding)

完美转发指的是将一组实参"完美"地传递给形参,完美指的是参数的const属性与左右值属性不变,例如在进行函数包装的时候,func函数存在下列重载:

void func(const int);
void func(int);
void func(int&&);

如果要将它们包装到一个函数cover内,以实现:

void cover(typename para){
  func(para);
}

使得针对不同实参能在cover内调用相应类型的函数,似乎只能通过对cover进行函数重载,这使代码变得冗繁,另一种方法就是使用函数模板,但在C++ 11之前,实现该功能的函数模板只能采用值传递,如下:

template<typename T>
void cover(T para){
  ...
  func(para);
  ...
}

但如果传递的是一个相当大的对象,又会造成效率问题,要通过引用传递实现形参与实参的完美匹配(包裹const属性与左右值属性的完美匹配),就要使用C++ 11 新引入的引用折叠规则:

函数形参 T的类型 推导后的函数形参

T& A& A&
T& A&& A&
T&& A& A&
T&& A&& A&&

因此,对于前例的函数包装要求,采用以下模板就可以解决:

template<typename T>
void cover(T&& para){
  ...
  func(static_cast<T &&>(para));
  ...
}

如果传入的是左值引用,转发函数将被实例化为:

void func(T& && para){
 
  func(static_cast<T& &&>(para));
 
}

应用引用折叠,就为:

void func(T& para){
 
  func(static_cast<T&>(para));
 
}

如果传入的是右值引用,转发函数将被实例化为:

void func(T&& &¶){
 
   func(static_cast<T&& &&>(para));
}

应用引用折叠,就是:

void func(T&& para){
 
  func(static_cast<T&&>(para));
 
}

对于以上的static_cast ,实际上只在para被推导为右值引用的时候才发挥作用,由于para是左值(右值引用是左值),因此需要将它转为右值后再传入func内,C++ 11在定义了一个std::forward函数来实现以上行为,

所以最终版本

template<typename T>
 
void cover(T&& para){
 
  func(forward(forward<T>(para)));
 
}

std::forward的实现与static_cast(para)稍有不同

std::forward函数的用法为forward(para) , 若T为左值引用,para将被转换为T类型的左值,否则para将被转换为T类型右值

总结

以上就是关于C++11中右值引用、转移语义和完美转发的全部内容，这篇文章介绍的很详细，希望对大家的学习工作能有所帮助。

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