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c++之左值引用右值引用万能引用

article 2025/1/8 0:10:44

详细大家无论是在阅读代码，还是阅读文档的时候经常看到这几个词或者对应的符号，但是可能也不是很清楚他们到底有哪些区别，本文将对这几个概念详细深入的介绍。

左值引用

左值引用的表现形式，如下所示：

int x = 2;

int& a = x; //正确，这里a就是一个左值引用

int& a = 2; //错误，临时变量2是一个右值

std::string& str = "123"; //错误，"123"是一个常量

从上面可以看到左值引用，一定是用&修饰的变量，且对左值引用只能使用左值来进行初始化。

这里提到了两个概念左值和右值。左值和右值相对于赋值运算符(=)而言的，=左边的就是左值；=右边以及常量等都是右值。

左值引用很常见，也很容易理解。它经常作为函数参数使用，以减少数据值拷贝的开销。

需要注意的是const修饰的左值引用是可以使用右值进行初始化，如下所示：

const int& a = 2; //正确

特点：

只能绑定到左值（可以取地址的、有名字的对象）
不能绑定到右值（临时对象）
const 左值引用可以绑定到右值（这是一个重要的例外）
必须在声明时初始化右值引用

右值引用

右值引用的表现形式，如下所示：

int x = 2;

int&& a = x; //错误，a作为一个右值引用，只能使用右值进行初始化，不能绑定左值

int&& a = 2; //正确，常量是一个临时变量

右值引用使用&&来表示，一个变量使用&&来进行修饰，这就表明该变量是一个右值引用。

右值引用经常会使用在类定义中，如移动构造函数，见下面例子，移动构造函数的参数就是右值引用。那么如何将一个左值转换为一个右值引用呢？答案是可以通过std::move来实现。

//该构造函数为移动构造函数

class MyString { public: MyString(MyString&& other) noexcept {

// 右值引用参数

// 移动资源

data_ = other.data_;

other.data_ = nullptr; }

private: char* data_;

};

右值引用的特点：

只能绑定到右值
主要用于实现移动语义
可以通过 std::move 将左值转换为右值引用
命名的右值引用本身是左值（这是个重要概念）

万能引用

万能引用是c++11引入的概念，只有具备如下两个条件才能称作万能引用：

形式为T&&
T需要进行类型推导

万能引用可以通俗的理解：万能引用既可以解释为左值引用，也可以解释为右值引用。但是不能同时被解释为左值引用和右值引用。

具体例子参见如下所示：

template<typename T>
void foo(T&& param) { // 这是万能引用
// 使用 std::forward 来保持值类别
bar(std::forward<T>(param));
}

// auto&& 也是万能引用
auto&& var = someValue;

// 这些不是万能引用，而是右值引用
void bar(Widget&& param); // 具体类型的右值引用，因为Widget不需要进行类型推导
template<typename T>
void baz(const T&& param); // const 限定符使其变成右值引用
template<typename T>
void qux(std::vector<T>&& param); // vector<T>&& 是右值引用，必须是严格的T&&形式

// 不是万能引用的情况
template<typename T>
class Container {
// 构造函数中的 T&& 不是万能引用
// 因为 T 在类模板实例化时就已确定
Container(T&& value); // 这是右值引用
};

// 是万能引用的情况
template<typename T>
class Container {
// 这是万能引用，因为 U 需要推导
template<typename U>
void add(U&& value);
};

万能引用的折叠规则

首先看一个例子，如下所示：

template<typename T>
void foo(T&& param) {
// 当传入左值时：
// T 被推导为 int&
// T&& 变成 int& && -> 折叠为 int&

// 当传入右值时：
// T 被推导为 int
// T&& 保持为 int&&
}

int main() {
int x = 42;
foo(x); // 传入左值，param类型为int&
foo(42); // 传入右值，param类型为int&&
}

通过上面的例子可以看到，当传入左值时，万能引用被推导为int&，结合T&&形式变成了int& &&，这个类型折叠为int&,是一个左值引用；当传入一个右值时，万能引用被推导为int&& &&，经过折叠后变成了int &&。那么折叠的规则是什么呢？答案如下所示：

& & → & // 左值引用的左值引用 = 左值引用
& && → & // 左值引用的右值引用 = 左值引用---这个不会在万能引用中使用到
&& & → & // 右值引用的左值引用 = 左值引用
&& && → && // 右值引用的右值引用 = 右值引用-----这个不会在万能引用中使用到