C++11之右值以及右值引用

Posted 2022-12-03 遥远的歌s

右值的介绍

在引入右值之前，我们先来了解一下左值，左值在日常代码中非常常见，我们定义的变量大多数都是左值。简单理解就是，左值既可以出现在=的两边，或者是可以取地址的变量。
比如：

void testL()

	int a = 10;//a就是一个左值
	int b = a;//b也是一个左值
	//因为a，b是左值，所以可以取它门的地址
	int *pa = &a;
	int *pb = &b;

那么与他对应起来的右值便是：只能出现在=的右边，或者不可以取地址这里并不是绝对的，但是可以做一个区分，比如上述代码中：

void testL()

	int a = 10;//10是一个右值
	int b = a;//这里a并不是一个右值，因为a在上面的定义中为左值
	//10 = 20;这是不对的，因为10是一个右值
	//int *p = &10;这也是不对的，因为10是一个右值，他不能被取地址

所以有了上面的了解，再看C++中定义右值：
右值：

1. 纯右值：即常量，临时变量(比如一个函数的返回值)
2. 将亡值：生命周期即将结束
3. 不是右值的都是左值

比如：

//临时变量:函数以值返回的变量，调用类的构造函数创建的变量
int getA(int a)

	return a;//返回a

void test()

	int a = 10;
	int b = a;
	getA(a);//这个函数的返回值是一个临时变量，它可以被其它变量接收，但是不能出现在=的左边，也不能取地址。例如:
	//getA(a) = b;是没有这样的语法的
	//int *p = &(getA(a));  这也是不对的

将亡值：

int getA(int a)

	return a;//这里的a作为返回值，要创建一个拷贝，所以a本身就是一个将亡值，即在该函数结束时这个值就会挂掉

右值的引用

我们知道引用：变量的别名
而左值引用，即一个&符号后面跟上一个变量名。
左值引用：引用的实体既可以是左值，也可以为右值

void test()

	int a;//a是一个左值
	int& ra = a;//左值引用
	const int& ri = 10;//ri实体为右值，这里必须加const否则不能这样用

右值引用：引用的实体只能是右值，不能引用左值
右值引用符号为 & &
比如：

int getA(int a)

	return a;//返回a

void test()

	int a = 10;
	int&& lr = 10;//纯右值引用
	int&& lr2 = getA(a);//引用函数的返回值
	//如果想要用左值来引用，则需要加一个const
	const int& r = getA(a);

再比如：

class D

public:
	D()
	
		cout<<"D(int)"<<endl;
	
	D(const D& d)
	
		cout<<"const D& d"<<endl;
	
;
void test()

	D&& rd = D();//右值引用
	//编译器有优化，这里实际上是先调用构造函数后在调用拷贝构造函数
	const D& rd2 = D();//左值引用右值

右值的作用其实在于拷贝
下面举个例子：

class String

public:
	String(char* str = "")
		:_str(new char[strlen(str) + 1])
		,_size(strlen(str))
		,_capacity(strlen(str));
	
		strcpy(_str,str);
	
	String(const String& str)
		:_str(new char[strlen(str._str) + 1])//深拷贝需要开空间取拷贝，因此运行效率就会降低
	
		strcpy(_str,str._str);
		_size = _capacity = strlen(str._str);
		cout<<"String(const String& str)"<<endl;
	
private:
	char* _str;
	int _size;
	int _capacity;
;
String getString()

	String str("123");//第一次拷贝构造
	return str;//将亡值

void test()

	//第二次拷贝构造，赋值给一个匿名对象，然后将亡值销毁
	//第三次拷贝构造，匿名对象赋值给ret
	String ret = getString();
	//到这里结束会调用三次拷贝构造

上述代码中getString()函数中，str变量是一个将亡值，他会在该函数生命周期结束的时候，被系统回收，但是在test()函数中，要赋值给ret变量，此时，这个将亡值需要拷贝一份，然后再把这个拷贝的值赋给ret，也就是说要多走一次拷贝，这大大的降低了代码的效率，因此，这里使用右值引用就会提高代码的运行效率。
通俗理解：比如这有一部手机，我非要让厂家按照这部手机一模一样给我再造一个出来供我使用，而原先的那部手机我不要直接扔掉，如果按照右值引用的拷贝构造，则我可以直接用这一部手机，而不需要让厂家给我再造一个一模一样的，这样，效率就会得到很大的提升。
右值引用的拷贝构造

String(String&& str)
		:_str(str._str)//不需要开空间进行深拷贝，直接拿来用
	
		str._str = nullptr;//资源已经给我了，不需要他自己释放，我来释放就可以，因此这里给nullptr
		_size = _capacity = str._size;//直接拿来用
		cout<<"String(String&& str)"<<endl;
	

上述右值引用的拷贝构造中，参数str明确不会再被利用，函数结束后没有谁会再用，因此，_str直接拿过来利用即可。

class String

public:
	String(char* str = "")
		:_str(new char[strlen(str) + 1])
		,_size(strlen(str))
		,_capacity(strlen(str));
	
		strcpy(_str,str);
	
	String(const String& str)//深拷贝
	
		strcpy(_str,str._str);
		_size = _capacity = strlen(str._str);
		cout<<"String(const String& str)"<<endl;
	
	String(String&& str)//右值引用拷贝构造
		:_str(str._str)
	
		str._str = nullptr;
		_size = _capacity = str._size;
		cout<<"String(String&& str)"<<endl;
	
private:
	char* _str;
	int _size;
	int _capacity;
;
String getString()

	String str("123");//第一次拷贝构造
	return str;//将亡值

void test()

	String ret = getString();//这里的ret直接用getString函数中str的资源,因为getString函数结束后，str不会再被用到
	String copy(ret);//这个则不是右值拷贝构造，因为变量ret还会被用到，所以这里会走深拷贝

因为编译器有优化，不会打印拷贝构造中的语句，故在这里不展示运行结果。
总结一下

1. 右值引用和左值引用都是变量的别名
2. 左值引用可以引用右值也可以引用左值，但是引用右值的时候需要加上const修饰。而右值引用只能引用右值
3. 右值引用最大作用是标记右值引用指向的实体(右值)资源可以直接被拿走，从而提高拷贝的效率，