移动语义引发的思考之左值、右值

C++11最广泛的特性是移动语义，移动语义的基础在于区分左值表达式和右值表达式。一般来说，一个对象是右值意味着可以对其实施移动语义，而左值不可以。右值对应的是函数返回的临时对象，而左值对应的是可指涉的对象，指涉途径有：标识符、指针、左值引用等。

常见的疑问有：

（1）什么是左值和右值？

（2）什么是左值表达式、右值表达式？

（3）引用有哪些？什么又是左值引用和右值引用？

1、一种简明的说法是：

在赋值运算法左边的就是左值，右边的就是右值；

表达式求值结果是左值，就是左值表达式，表达式求值结果是右值，就是右值表达式；

这种简明的说法不严谨不准确，以下给出详细说明：

表达式是由运算符或运算对象构成的计算式，字面值（literal）和变量（variable）是最简单的表达式，函数返回值也是表达式，而表达式是可以求值的，对表达式求值将得到一个结果（result），这个结果/值/量有两个自带的属性：型别和值类别。类型大家都很容易理解，int、char、reference...,但是值类别可能容易被忽视，而这最容易被忽视和不知的点：值类型正是C++11后划分对象/值/量的根据和基础。

C++11标准中规定复杂，对于值/表达式的解释大概划分如下：

具体说明如下表：

Expression / value	表达式 / 值
Lvalue	[左值]
rvalue	[右值]
glvalue	[广义左值/泛左值]
xvalue	[将忘值]
prvalue	纯右值

（1）Prvalue纯右值【纯纯的沙雕】

定义	无标识符、不可取地址的表达式/对象，占内存但立即释放（也叫临时对象）
纯右值[属于右值]
字面值（字串字面值除外）	1,‘w’,nullptr,true...
返回值为非引用的函数调用	str.substr(1, 2), str1 + str2, or it++
后置自增自减表达式	a++, a–
算术表达式	a + b
逻辑表达式	a && b
比较表达式	a > b
取地址表达式	&a
Lambda表达式	...

（2）Lvalue左值【左盟主】

定义	有标识符、可取地址的表达式/对象
左值[属于广义左值]
字串字面值	“hello world” ...
变量、函数、数据成员名字	int a, fun(), str.m_name
前置自增自减表达式	++a, --a
返回左值引用的表达式	x = 1、cout << ’ ’，...

注意：

在函数调用时，左值可以绑定到左值引用的参数，如 T&。

一个常量只能绑定到常左值引用，如 const T&。

左值和右值都是针对表达式而言的（也就是说二者不存在严格的区别）：

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
C/C++规定：对于对象的引用必须是左值（常量引用除外）
const引用能够绑定到临时对象，

并将临时对象的生命周期由”创建临时对象的完整表达式”提升

至”绑定到的const引用超出作用域” non-const 引用没有这个功能。

示例：
const int& a = 101;   //对{常引用可以作用于右值}
int& b = 101;   //错{左值引用不可引用右值}
int a;
int &b = a;          //对{左值引用可引用左值}
a = 10;
printf(“b = %d\n”,b);
此时b = 10，b是a的引用，就是说b和a的地址相同，对a做改变b也跟着变化。

Xvalue将亡值【右值引用引出】

定义	通过右值引用符号“&&” , 返回右值引用的函数调用表达式，转换为右值引用的转换函数的调用表达
将亡值[右值引用/广义左值]
T&& 函数返回值	T&& fun();
移动语义返回值	std::move、tsatic_cast<X&&>(x)
具有右值引用型别的左值

在C++11中，用左值去初始化对象或为其赋值，会调用拷贝构造函数或拷贝赋值运算符函数来拷贝资源，用右值（纯右值和将亡值）初始化和赋值时，调用移动构造函数或移动赋值运算符来移动资源，这样会避免拷贝，提高性能效率，右值完成移动后会马上销毁（析构）。

这样的右值存在的使命就是移动后走向死亡，所以叫做“将亡值”。

五种值类型辨析

辨析内容	左值	右值
自增自减（看符号）	++i	i--
解引用和取地址（解左取右）	*p	&a
常见表达式	x = 1、cout << ’ ’	a+b、a&&b、a==b
字面值（字串为左值）	“ddd”	1、3.14、‘r’
具名和不具名	具名的右值引用	不具名的右值引用
	void foo(int&& t) t

（5）值类别与型别的辨析

值类别	型别
左值、纯右值、将亡值	内建类型、基本类型（指针、引用...）、自定义类型

表达式的型别与他是左值和右值没有关系[一个是型别，一个是值类别]，很多的移动构造函数内部对入参取地址完全没问题，尽管该参数的型别属于右值引用。

基于此，我们可以得知，任何形参都是左值。

当一个对象被用作右值的时候，用的是对象的值（内容）；

当对象被用作左值的时候，用的是对象的身份（在内存中的位置）。

大概的意思就是说左值就有内存地址的，存活的生命周期较长的，

而右值一般是无法获取到内存地址的，生命周期是短暂的。还是以以上的代码为例子，

引用型别可分为四类

（1）左值引用：即绑定到左值的引用，必须绑定左值

int i = 1;

int &ref = i; //这里ref是绑定了i这个左值的引用

int &ref2 = 3; // 3 是右值，无法绑定

（2）右值引用

右值引用的作用是给开发者提供一个想要可以绑定临时变量的作用，可以通过右值引用符号“&&” 来实现

int &&i=1；//右值引用可直接引用右值，想要给 “ 1 ”一个固定地址，并给予一个变量名i

i = 3；//可以通过i再赋值

右值引用b延长了函数getX返回值的生命周期。延长临时对象生命周期并不是这里右值引用的最终目标，其真实目标应该是减少对象复制，提升运行性能（关闭RVO优化）。

右值---移动语义

移动构造

对于拷贝构造函数而言形参是一个左值引用，而不能是某些函数返回的临时对象，而且在拷贝构造函数中往往进行的是深复制，即一般不会破坏实参对象。而移动构造函数恰恰相反，它接受的是一个右值，其核心思想是通过转移实参对象的数据以达成构造目标对象的目的，也就是移动构造函数会修改实参对象，一般来说调用了移动构造函数之后，实参对象的相关变量资源就会被转移，原本实参的变量就会被置空，也就是实参就不能再使用了，因此与其叫做移动构造函数不如叫做窃取构造函数更加的贴切。

那么在什么情况会发生移动构造的调用呢？比如在C++11的STL容器中，会根据具体情况自动调用移动构造函数,比如以下例子：

注意：和拷贝构造函数对于拷贝赋值运算符一样，移动构造函数也对于这一个移动赋值运算符，因为在移动语义中一般会置空实参的相关变量，所以需要注意在移动赋值运算符避免自己赋值给自己的情况，这样会给自己赋值的同时置空自己，在做无用功。

（3）Const常量引用，本质上也是左值引用的一种，但区别有二

一是无法通过这个引用改变引用地址的值【只读】，

二是它可以间接绑定右值（实际上是绑定了一种左值）【绑定右值】

int i = 1；

const int &ref = 1；

ref = 10; //错误，无法再赋值 ,因为ref是一个常量引用

const int &ref2 = 100；//可引用一个右值，本质上是100转换为一个变量，

// 再将ref2引用到这个变量上

总结：

左值引用只能引用左值，右值引用只能引用右值，

而const引用就可以同时引用左值和右值

（通过临时变量间接引用右值，实际上是左值引用）

（4）万能引用

令人眼花的是这个将亡值，它既可以代表一个左值，又可以代表一个右值，这是怎么的一回事呢？所谓的万能引用就是既可以引用左值，也可以引用右值的引用，

一般是在模板中的未知右值引用类型，需要根据规则进行推导型别的引用。

只要发生了类型推导就会是万能引用，在T&&和auto&&的初始化过程中都会发生类型的推导所以它们是万能引用。在这个推导过程中，初始化的源对象如果是一个左值，则目标对象会推导出左值引用；反之如果源对象是一个右值，则会推导出右值引用。

通过类型推导细分万能引用，关于万能引用主要涉及到引用折叠规则（类型推导）、完美转发两个方面。

完美转发

上面介绍了万能引用，它的一个重要用途就是进行完美转发，所谓完美转发指的是函数模板可以将自己的参数“完美”地转发给内部调用的其它函数，不仅能准确地转发参数的值，还能保证被转发参数的左、右值属性不变。

在C++11使用标准库中的std::forward函数就可以试下完美转发：

参考博文：C++之右值引用_FlyerGo的博客-CSDN博客_c++右值引用

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