C++11:搞清楚万能引用和右值引用
前言
我们通过一个问题来进入今天的话题:
1.形如 “type&&” 的结构,就是右值引用吗?
2.以下哪些属于右值引用?
- 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);
带着以上的问题,我们来看一下到底type&&的结构包含了哪些含义。
正文
实际上,type&& 有两种不同的含义。
其中一种就是 右值引用。它仅仅会绑定右值,用于识别出可移对象。
另外一种含义,则表示既可以是右值引用,也可以是左值引用。这种双重特性使其可以绑定到右值,也可以绑定到左值。还可以绑定到const对象或非const对象,以及volatile对象,甚至可以绑定那些既带有const又带有volatile的对象,拥有很强的灵活性,这就是万能引用。
那么,既然以上两种含义都是 type&& 结构,那么如何来区分二者呢?
万能引用
万能引用通常会在两种场景现身:函数模板的形参 和 auto声明。
示例如下:
template<typename T>
void f(T&& param); //param是个万能引用
auto && var2 = var1;
以上两种场景的共同之处,在于它们都涉及型别推导。
在模板f中,param的类型是推导得到的,而在var2的声明语句中,var2的类型也是推导得到的。
因为万能引用首先是个引用,所以初始化是必须的。万能引用的初始化物会决定它代表的是个左值还是右值引用,如果初始化物是左值,万能引用就会对应得到一个左值引用,同理,如果初始化物是右值,万能引用就会对应得到一个右值引用。
对于作为函数形参的万能引用而言,初始化物在调用处提供:
template<typename T>
void f(T&& param);Widget w;
f(w); //左值被传递给f,param的类型是Widget&,即左值引用f(std::move(w)); //右值被传递给f,param的类型是Widget&&,即右值引用
有一个需要注意的问题是,万能引用除了要涉及型别推导,还有一个条件必须限定,就是必须要是“T&&”结构才行。
而类似
template<typename T>
void f(std::vector<T>&& param); //param是右值引用
这样的类型并不是万能引用,仅仅只是一个右值引用。
而且,如果有const修饰也不可能成为万能引用,比如:
template<typename T>
void f(const T&& param); //param是右值引用
那么,位于模板内是不是就一定就会涉及到型别推导呢? 还真不能保证。看以下示例:
template <class T,class Allocator = allocator<T>>
class vector{public:void push_back(T&& x);...
};
以上是来自C++标准中vector类
这里的push_back的形参具备万能引用的正确形式,但是在本示例中,并不涉及到类型推导。因为push_back作为vector本身的一部分,如果不存在特定的vector实例,则它也无从存在。该实例的具体类型完全决定了push_back的声明类型。
如:
std::vector<Widget> v;
会导致std::vector模板具现化为如下实例:
template <class Widget,class Allocator = allocator<Widget>>
class vector{public:void push_back(Widget&& x); //右值引用...
};
现在就能看清楚push_back并未涉及到类型推导。
而vector中的另外一个函数却涉及到了类型推导,如下:
template <class T,class Allocator = allocator<T>>
class vector{public:template<class... Args>void emplace_back(Args&&... args);...
};
以上emplace_back函数的形参 Args独立于vector的型别形参T,所以Args必须在每次emplace_back被调用时进行推导。所以这里的args是个万能引用。
最后,我们前面也提到过,auto变量也可以作为万能引用。确切的说,声明为auto&&的变量都是万能引用,因为肯定涉及到型别推导并且肯定有正确的形式(“T&&”)
比如在C++14中 lambda表达式可以声明auto&&形参。
结语
通过以上描述,终于搞清楚了万能引用和右值引用的区别,那么回到文中最前面的问题,③⑤都是万能引用,其他三个为右值引用,这下不会搞错了。
总结如下:
- 如果函数模板形参具备T&&型别,并且T的型别是推导而来,或如果对象使用auto&&声明其类型,则该形参或对象就是万能引用
- 如果型别声明不精确地具备type&&的形式,或者型别推导并未发生,则type&&就代表右值引用
- 若采用右值来初始化万能引用,就会得到一个右值引用,如果采用左值来初始化,则会得到一个左值引用。
参考:
Effective Modern C++
http://www.cplusplus.com/reference/
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