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(原创)C++11改进我们的程序之右值引用

来源:互联网 作者:佚名 时间:2013-10-23 09:44
本次主要讲c++11中的右值引用,后面还会讲到右值引用如何结合std::move优化我们的程序。 c++11增加了一个新的类型,称作右值引用(R-value reference),标记为T ,说到右值引用类型之前先要了解什么是左值和右值。 左值具名,对应指定内存域,可访问;右值不

本次主要讲c++11中的右值引用,后面还会讲到右值引用如何结合std::move优化我们的程序。

c++11增加了一个新的类型,称作右值引用(R-value reference),标记为T &&,说到右值引用类型之前先要了解什么是左值和右值。
左值具名,对应指定内存域,可访问;右值不具名,不对应内存域,不可访问。临时对像是右值。左值可处于等号左边,右值只能放在等号右边。区分表达式的左右值属性有一个简便方法:若可对表达式用 & 符取址,则为左值,否则为右值。
1.简单的赋值语句
如:int i = 0;
在这条语句中,i 是左值,0 是临时值,就是右值。在下面的代码中,i 可以被引用,0 就不可以了。立即数都是右值。
2.右值也可以出现在赋值表达式的左边,但是不能作为赋值的对象,因为右值只在当前语句有效,赋值没有意义。
如:((i>0) ? i : j) = 1;
在这个例子中,0 作为右值出现在了”=”的左边。但是赋值对象是 i 或者 j,都是左值。
在 C++11 之前,右值是不能被引用的,最大限度就是用常量引用绑定一个右值,如 :
const int &a = 1;
在这种情况下,右值不能被修改的。但是实际上右值是可以被修改的,既然右值可以被修改,那么就可以实现右值引用。右值引用能够方便地解决实际工程中的问题。

int && a = 1; //&&为右值引用

&&的特性

  实际上T&&并不是一定表示右值引用,它的引用类型是未定的,即可能是左值有可能是右值。看看这个例子:

template<typename T> void f(T&& param); f(x = 10; f(x); //x是左值

  从这个例子可以看出,param有时是左值引用,有时是右值引用,它在上面的例子中&&实际上是一个未定的引用类型。这个未定的引用类型被scott meyers称为universal references(可以认为它是种通用的引用类型),,它必须被初始化,它是左值应用还是右值引用取决于它的初始化,如果&&被一个左值初始化的话,它就是一个左值引用;如果它被一个右值初始化的话,它就是一个右值引用。

&&为universal references时的唯一条件是有类型推断发生。

template<typename T> void f(T&& param); //这里T的类型需要推导,所以&&是一个universal references template<typename T> class Test { ... Test(Test&& rhs); // 已经定义了一个特定的类型, 没有类型推断 ... // && 是一个右值引用 }; void f(Test&& param); // 已经定义了一个确定的类型, 没有类型推断,&& 是一个右值引用

再看一个复杂一点的例子

template<typename T> void f(std::vector<T>&& param);

这里既有推断类型T又有确定类型vector,那么这个param到底是什么类型呢?
它是右值引用类型,因为在调用这个函数之前,这个vector<T>中的推断类型已经确定了,所以到调用f时没有类型推断了。

再看看这个例子:

template<typename T> void f(const T&& param);

这个param是universal references吗?错,它是右值引用类型,也许会迷糊,T不是推断类型吗,怎么会是右值引用类型。其实还有一条规则:universal references仅仅在T&&下发生,任何一点附加条件都会使之失效,而变成一个右值引用。

引用折叠(Reference collapsing)规则:

int&& var1 = x; // var1 is of type int&& (no use of auto here) auto&& var2 = var1; // var2 is of type int& ,var2的类型是universal references(有类型推导)

var1的类型是一个左值类型,但var1本身是一个左值;
var1是一个左值,根据引用折叠规则,var2是一个int&

 

int w1, w2; auto&& v1 = w1; decltype(w1)&& v2 = w2;

v1是一个universal reference,它被一个左值初始化,所以它最终一个左值;
v2是一个右值引用类型,但它被一个左值初始化,一个左值初始化一个右值引用类型是不合法的,所以会编译报错。但是如果我希望把一个左值赋给一个右值引用类型该怎么做呢 ,用std::move,decltype(w1)&& v2 = std::move(w2); std::move可以将一个左值转换成右值,关于std::move将在下一篇博文中介绍。

&&的总结:

如果想更详细了解&&,可以参考scott-meyers这个文章:

右值引用优化性能,避免深拷贝

右值引用是用来支持转移语义的。转移语义可以将资源 ( 堆,系统对象等 ) 从一个对象转移到另一个对象,这样能够减少不必要的临时对象的创建、拷贝以及销毁,能够大幅度提高 C++ 应用程序的性能。消除了临时对象的维护 ( 创建和销毁 ) 对性能的影响。

以一个简单的 string 类为示例,实现拷贝构造函数和拷贝赋值操作符。

class MyString { private: char* m_data; size_t m_len; void copy_data(const char *s) { m_data = new char[m_len+1]; memcpy(_data, s, m_len); m_data[_len] = ; } public: MyString() { m_data = NULL; m_len = 0; } MyString(const char* p) { m_len = strlen (p); copy_data(p); } MyString(const MyString& str) { m_len = str.m_len; copy_data(str.m_data); std::cout << << str.m_data << std::endl; } MyString& operator=(const MyString& str) { if (this != &str) { m_len = str.m_len; copy_data(str._data); } std::cout << << str.m_data << std::endl; return *this; } virtual ~MyString() { if (m_data) free(m_data); } };

void test() { MyString a; a = MyString("Hello"); std::vector<MyString> vec; vec.push_back(MyString("World")); }

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