C++11 标准新特性 右值引用与转移语义 -1

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新特性的目的右值引用 (Rvalue Referene) 是 C++ 新标准 (C++11, 11 代表 2011 年 ) 中引入的新特性 , 它实现了转移语义 (Move Sementics) 和精确传递 (Perfect Forwarding)。它的主要目的有两个方面：

• 消除两个对象交互时不必要的对象拷贝，节省运算存储资源，提高效率。
• 能够更简洁明确地定义泛型函数。

左值与右值的定义C++( 包括 C) 中所有的表达式和变量要么是左值，要么是右值。通俗的左值的定义就是非临时对象，那些可以在多条语句中使用的对象。所有的变量都满足这个定义，在多条代码中都可以使用，都是左值。右值是指临时的对象，它们只在当前的语句中有效。请看下列示例 :

• 简单的赋值语句                         

  1	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。
  
• 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 :
  

  1	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，如 :
  

  1	T().set().get();

  
  
  
  T 是一个类，set 是一个函数为 T 中的一个变量赋值，get 用来取出这个变量的值。在这句中，T() 生成一个临时对象，就是右值，set() 修改了变量的值，也就修改了这个右值。
  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，实现非常有吸引力的解决方案。
  

左值和右值的语法符号左值的声明符号为”&”， 为了和左值区分，右值的声明符号为”&&”。
示例程序 :

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void process_value(int& i) { std::cout << "LValue processed: " << i << std::endl; } void process_value(int&& i) { std::cout << "RValue processed: " << i << std::endl; } int main() { int a = 0; process_value(a); process_value(1); }

运行结果 :

1 2	LValue processed: 0 RValue processed: 1

Process_value 函数被重载，分别接受左值和右值。由输出结果可以看出，临时对象是作为右值处理的。
但是如果临时对象通过一个接受右值的函数传递给另一个函数时，就会变成左值，因为这个临时对象在传递过程中，变成了命名对象。
示例程序 :

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void process_value(int& i) { std::cout << "LValue processed: " << i << std::endl; } void process_value(int&& i) { std::cout << "RValue processed: " << i << std::endl; } void forward_value(int&& i) { process_value(i); } int main() { int a = 0; process_value(a); process_value(1); forward_value(2); }

运行结果 :

1 2 3

LValue processed: 0 RValue processed: 1 LValue processed: 2

虽然 2 这个立即数在函数 forward_value 接收时是右值，但到了 process_value 接收时，变成了左值。
转移语义的定义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。临时对象的维护 ( 创建和销毁 ) 对性能有严重影响。
转移语义是和拷贝语义相对的，可以类比文件的剪切与拷贝，当我们将文件从一个目录拷贝到另一个目录时，速度比剪切慢很多。
通过转移语义，临时对象中的资源能够转移其它的对象里。
在现有的 C++ 机制中，我们可以定义拷贝构造函数和赋值函数。要实现转移语义，需要定义转移构造函数，还可以定义转移赋值操作符。对于右值的拷贝和赋值会调用转移构造函数和转移赋值操作符。如果转移构造函数和转移拷贝操作符没有定义，那么就遵循现有的机制，拷贝构造函数和赋值操作符会被调用。
普通的函数和操作符也可以利用右值引用操作符实现转移语义。