C/C++编程：如何评价C++11的右值引用特性

朱雀 2022-11-12 04:23 48阅读 0赞

> 右值引用是C++11中最重要的新特性之一，它解决了C++中大量的历史遗留问题，使C++标准库的实现在多种场景下消除了不必要的额外开销（如std::vector, std::string)，也使得另外一些标准库（如std::unique\_ptr, std::function）成为可能，即使你并不直接使用右值引用，也可以通过标准库，间接从这一新特性中受益。为了更好的理解标准库结合右值引用带来的优化，我们有必要了解一下右值引用带来的重大意义

右值引用的意义通常解释为两大作用：移动语义和完美转发。

# 移动语义 #

移动语义，简单的来说就是解决各种情况下对象的资源所有权转移的问题。在C++11之前，移动语义的缺失是C++饱受诟病的问题之一。

举个例子：

问题一：如果将大象放入冰箱  
答案是众所周知的。首先你需要有一台特殊的冰箱，这台冰箱是为了装下大象而制造的。你打开冰箱门，将大象放入冰箱，然后关上冰箱门。

问题二：如何将大象从一台冰箱转移到另一台冰箱？  
普通解答：打开冰箱门，取出大象，关上冰箱门，打开另一台冰箱门，放进大象，关上冰箱门。  
2B解答：在第二个冰箱中启动量子复制系统，克隆一只完全相同的大象，然后启动高能激光将第一个冰箱内的大象气化消失。  
等等，这个2B解答听起来很耳熟，这不就是C++中要移动一个对象时所做的事情吗？

“移动”，这是一个三岁小孩都明白的概念。将大象（资源）从一台冰箱（对象）移动到另一台冰箱，这个行为是如此自然，没有任何人会采用先复制大象，再销毁大象这样匪夷所思的方法。C++通过拷贝构造函数和拷贝赋值操作符为类设计了拷贝/复制的概念，但为了实现对资源的移动操作，调用者必须使用先复制、再析构的方式。否则，就需要自己实现移动资源的接口。

为了实现移动语义，实现要解决的问题是，如果标志对象的资源是可以被移动的呢？这种机制必须以一种最低开销的方式实现，并且对所有的类都有效。C++的设计者注意到，大多数情况下，**右值包含的对象都是可以安全的被移动的**

左值、右值是C语言设计时就有的概念。不严格的来说，左值对应变量的存储位置，而右值对应变量的值本身。C++右值可以被赋值给左值或者绑定到引用。类的右值是一个临时对象，如果没有被绑定到引用，在表达式结束时就会被废弃。于是我们可以在右值被废弃之前，移走它的资源进行废物利用，从而避免无意义的复制。被移走资源的右值已经成为空壳，析构的开销也会降低

**右值中的数据可以被安全移走**这一特性使得右值被用来表达式移动语义。**以同类型的右值构造对象时，需要以引用形式传入参数**。右值引用顾名思义专门用来引用右值，左值引用和右值引用可以被分别重载，这样确保左值和右值分别调用到拷贝和移动的两种语义的实现。对于左值，如果我们明确放弃对其资源的所有权，则可以通过`std::move`来将其转为右值引用。std::move实际上是`static_cast<T &&>()`的简单封装。

右值引用至少可以解决如下场景中移动语义缺失的问题

## 按值传入参数 ##

按值传参是最符合人类思维的方式。基本思路是，如果传入参数是为了将资源交给函数接收者，就应该按值传参。同时，按值传参可以兼容任何的cv-qualified左值、右值，是兼容性最好的方式。

class People {
        
    public:
      People(string name) // 按值传入字符串，可接收左值、右值。接收左值时为复制，接收右值时为移动
      : name_(move(name)) // 显式移动构造，将传入的字符串移入成员变量
      {
        
      }
      string name_;
    };
    
    People a("Alice"); // 移动构造name
    
    string bn = "Bob";
    People b(bn); // 拷贝构造name