一文搞懂C++11萬能引用和右值引用
前言
我們通過一個問題來進(jìn)入今天的話題:
1.形如 “type&&” 的結(jié)構(gòu),就是右值引用嗎?
2.以下哪些屬于右值引用?
① void fun(Widget && param);
② Widget && var1= Widget();
③ auto && var2 = var1;
④ template<typename T> void f(std::vector<T>&& param);
⑤ template<typename T> void f(T&& param);
帶著以上的問題,我們來看一下到底type&&的結(jié)構(gòu)包含了哪些含義。
正文
實際上,type&& 有兩種不同的含義。
其中一種就是 右值引用。它僅僅會綁定右值,用于識別出可移對象。
另外一種含義,則表示既可以是右值引用,也可以是左值引用。這種雙重特性使其可以綁定到右值,也可以綁定到左值。還可以綁定到const對象或非const對象,以及volatile對象,甚至可以綁定那些既帶有const又帶有volatile的對象,擁有很強(qiáng)的靈活性,這就是萬能引用。
那么,既然以上兩種含義都是 type&& 結(jié)構(gòu),那么如何來區(qū)分二者呢?
萬能引用
萬能引用通常會在兩種場景現(xiàn)身:函數(shù)模板的形參 和 auto聲明。
示例如下:
template<typename T> void f(T&& param); //param是個萬能引用
auto && var2 = var1;
以上兩種場景的共同之處,在于它們都涉及型別推導(dǎo)。
在模板f中,param的類型是推導(dǎo)得到的,而在var2的聲明語句中,var2的類型也是推導(dǎo)得到的。
因為萬能引用首先是個引用,所以初始化是必須的。萬能引用的初始化物會決定它代表的是個左值還是右值引用,如果初始化物是左值,萬能引用就會對應(yīng)得到一個左值引用,同理,如果初始化物是右值,萬能引用就會對應(yīng)得到一個右值引用。
對于作為函數(shù)形參的萬能引用而言,初始化物在調(diào)用處提供:
template<typename T>? void f(T&& param); Widget w; f(w); ? ?? ??? ? ?//左值被傳遞給f,param的類型是Widget&,即左值引用 f(std::move(w)); ?//右值被傳遞給f,param的類型是Widget&&,即右值引用
有一個需要注意的問題是,萬能引用除了要涉及型別推導(dǎo),還有一個條件必須限定,就是必須要是“T&&”結(jié)構(gòu)才行。
而類似
template<typename T> void f(std::vector<T>&& param); //param是右值引用
這樣的類型并不是萬能引用,僅僅只是一個右值引用。
而且,如果有const修飾也不可能成為萬能引用,比如:
template<typename T> void f(const T&& param); //param是右值引用
那么,位于模板內(nèi)是不是就一定就會涉及到型別推導(dǎo)呢? 還真不能保證??匆韵率纠?/p>
template <class T,class Allocator = allocator<T>> class vector{ public: void push_back(T&& x); ... };
以上是來自C++標(biāo)準(zhǔn)中vector類
這里的push_back的形參具備萬能引用的正確形式,但是在本示例中,并不涉及到類型推導(dǎo)。因為push_back作為vector本身的一部分,如果不存在特定的vector實例,則它也無從存在。該實例的具體類型完全決定了push_back的聲明類型。
如:
std::vector<Widget> v;
會導(dǎo)致std::vector模板具現(xiàn)化為如下實例:
template <class Widget,class Allocator = allocator<Widget>> class vector{ public: void push_back(Widget&& x); //右值引用 ... };
現(xiàn)在就能看清楚push_back并未涉及到類型推導(dǎo)。
而vector中的另外一個函數(shù)卻涉及到了類型推導(dǎo),如下:
template <class T,class Allocator = allocator<T>> class vector{ public: template<class... Args> void emplace_back(Args&&... args); ... };
以上emplace_back函數(shù)的形參 Args獨立于vector的型別形參T,所以Args必須在每次emplace_back被調(diào)用時進(jìn)行推導(dǎo)。所以這里的args是個萬能引用。
最后,我們前面也提到過,auto變量也可以作為萬能引用。確切的說,聲明為auto&&的變量都是萬能引用,因為肯定涉及到型別推導(dǎo)并且肯定有正確的形式(“T&&”)
比如在C++14中 lambda表達(dá)式可以聲明auto&&形參。
結(jié)語
通過以上描述,終于搞清楚了萬能引用和右值引用的區(qū)別,那么回到文中最前面的問題,③⑤都是萬能引用,其他三個為右值引用,這下不會搞錯了。
總結(jié)如下:
- 如果函數(shù)模板形參具備T&&型別,并且T的型別是推導(dǎo)而來,或如果對象使用auto&&聲明其類型,則該形參或?qū)ο缶褪侨f能引用
- 如果型別聲明不精確地具備type&&的形式,或者型別推導(dǎo)并未發(fā)生,則type&&就代表右值引用
- 若采用右值來初始化萬能引用,就會得到一個右值引用,如果采用左值來初始化,則會得到一個左值引用。
參考:
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