非常量引用的初始值必须为左值

一时失言乱红尘 2022-05-27 03:57 176阅读 0赞

**首先，先看下面一个例子：**

**eg.1**

\#include<iostream>  
usingnamespace std;

int main()\{   
int i =2;  
double &r =i;  
return 0;  
\}

gcc error: invalid initialization of reference of type 'double&' from expression of type 'int'  
如果改成  const double &r =i; 没有问题。  
难道这里的i不是左值？  
  
程序改成 :

**eg.2**

int main()\{   
double i =2;  
double &r =i;  
return 0;  
\}  
  
没有错误  
难道这里的i又是左值啦？

其实：

const double &r = i;   
由于类型不匹配，实际相当于：  
const double inner\_tmp = (double)i;  //这里就产生了一个临时变量  
const double &r = inner\_tmp;  
临时的中间变量都是const，所有没有const的引用会失败。

**左值与右值的区分**

**首先理解什么是右值引用**（下面是百度百科给出的解释）：

右值引用（及其支持的Move语意和完美转发）是C++0x将要加入的最重大语言特性之一，这点从该特性的提案在C++ - State of the Evolution列表上高居榜首也可以看得出来。从实践角度讲，它能够完美解决C++中长久以来为人所诟病的临时对象效率问题。从语言本身讲，它健全了C++中的引用类型在左值右值方面的缺陷。从库设计者的角度讲，它给库设计者又带来了一把利器。从库使用者的角度讲，不动一兵一卒便可以获得“免费的”效率提升… 　　在标准C++语言中，临时量（术语为右值，因其出现在赋值表达式的右边）可以被传给函数，但只能被接受为const &类型。这样函数便无法区分传给const &的是真实的右值还是常规变量。而且，由于类型为const &，函数也无法改变所传对象的值。C++0x将增加一种名为右值引用的新的引用类型，记作typename &&。这种类型可以被接受为非const值，从而允许改变其值。

** 区分左值与右值：**

C++ 11中引入的一个非常重要的概念就是右值引用。理解右值引用是学习“移动语义”（move semantics）的基础。而要理解右值引用，就必须先区分左值与右值。  
       对左值和右值的一个最常见的误解是：等号左边的就是左值，等号右边的就是右值。

左值和右值都是针对表达式而言的，左值是指表达式结束后依然存在的持久对象，右值是指表达式结束时就不再存在的临时对象。一个区分左值与右值的便捷方法是：看能不能对表达式取地址，如果能，则为左值，否则为右值。下面给出一些例子来进行说明。

int a =  10;  
int b =  20;  
int\* pFlag = &a;  
vector< int> vctTemp;  
vctTemp.push\_back( 1);  
string str1 =  " hello  ";  
string str2 =  " world ";  
const  int &m =  1;

请问，a，b, a+b, a++, ++a, pFlag, \*pFlag, vctTemp\[0\], 100, string("hello"), str1, str1+str2, m分别是左值还是右值？

**什么是左值引用：**  
       区分清楚了左值与右值，我们再来看看左值引用。左值引用根据其修饰符的不同，可以分为非常量左值引用(**eg.1 double &r =i;**)和常量左值引用(**eg.1 const double &r =i;**)。  
       非常量左值引用只能绑定到非常量左值，不能绑定到常量左值、非常量右值和常量右值。如果允许绑定到常量左值和常量右值，则非常量左值引用可以用于修改常量左值和常量右值，这明显违反了其常量的含义(**eg.1中就是出现了非常量左值引用绑定到常量右值的情况**)。如果允许绑定到非常量右值，则会导致非常危险的情况出现，因为非常量右值是一个临时对象，非常量左值引用可能会使用一个已经被销毁了的临时对象。  
       常量左值引用可以绑定到所有类型的值，包括非常量左值、常量左值、非常量右值和常量右值。

**为什么要区分非常量右值引用：**

可以看出，使用左值引用时，我们无法区分出绑定的是否是非常量右值的情况。那么，为什么要对非常量右值进行区分呢，区分出来了又有什么好处呢？这就牵涉到C++中一个著名的性能问题——拷贝临时对象。考虑下面的代码：

vector< int> GetAllScores()  
\{  
vector< int> vctTemp;  
vctTemp.push\_back( 90);  
vctTemp.push\_back( 95);  
returnvctTemp;  
\}

当使用vector<int> vctScore = GetAllScores()进行初始化时，实际上调用了三次构造函数。尽管有些编译器可以采用RVO（Return Value Optimization）来进行优化，但优化工作只在某些特定条件下才能进行。可以看到，上面很普通的一个函数调用，由于存在临时对象的拷贝，导致了额外的两次拷贝构造函数和析构函数的开销。当然，我们也可以修改函数的形式为void GetAllScores(vector<int> &vctScore)，但这并不一定就是我们需要的形式。另外，考虑下面字符串的连接操作：

strings1( " hello ");  
strings = s1 +  " a "\+  " b "\+  " c "\+  " d "\+  " e ";

在对s进行初始化时，会产生大量的临时对象，并涉及到大量字符串的拷贝操作，这显然会影响程序的效率和性能。怎么解决这个问题呢？如果我们能确定某个值是一个非常量右值（或者是一个以后不会再使用的左值），则我们在进行临时对象的拷贝时，可以不用拷贝实际的数据，而只是“窃取”指向实际数据的指针（类似于STL中的auto\_ptr，会转移所有权）。C++ 11中引入的右值引用正好可用于标识一个非常量右值。C++ 11中用&表示左值引用，用&&表示右值引用，如：

int&&a =  10;

右值引用根据其修饰符的不同，也可以分为非常量右值引用和常量右值引用。  
       非常量右值引用只能绑定到非常量右值，不能绑定到非常量左值、常量左值和常量右值（VS2010 beta版中可以绑定到非常量左值和常量左值，但正式版中为了安全起见，已不允许）。如果允许绑定到非常量左值，则可能会错误地窃取一个持久对象的数据，而这是非常危险的；如果允许绑定到常量左值和常量右值，则非常量右值引用可以用于修改常量左值和常量右值，这明显违反了其常量的含义。  
       常量右值引用可以绑定到非常量右值和常量右值，不能绑定到非常量左值和常量左值（理由同上）。可以看出，使用左值引用时，我们无法区分出绑定的是否是非常量。