为 const 引用和 rvalue 引用编写重载

Posted 2023-03-25

【中文标题】为 const 引用和 rvalue 引用编写重载

【英文标题】：Write overloads for const reference and rvalue reference

【发布时间】：2021-09-17 18:41:57

【问题描述】：

最近，我发现自己经常遇到将某个对象作为参数的单个函数的情况。该函数必须复制该对象。

但是，该函数的参数也可能经常是临时参数，因此我还想提供该函数的重载，该函数采用右值引用而不是 const 引用。

这两种重载的区别仅在于它们具有不同类型的引用作为参数类型。除此之外，它们在功能上是等效的。

例如考虑这个玩具示例：

void foo(const MyObject &obj) 
    globalVec.push_back(obj); // Makes copy

void foo(MyObject &&obj) 
    globalVec.push_back(std::move(obj)); // Moves

现在我想知道是否有办法避免这种代码重复，例如根据另一个功能实现一个功能。

例如，我正在考虑按照这样的 move-one 来实现复制版本：

void foo(const MyObject &obj) 
    MyObj copy = obj;
    foo(std::move(copy));

void foo(MyObject &&obj) 
    globalVec.push_back(std::move(obj)); // Moves

但这似乎仍然不理想，因为现在调用 const ref 重载时会发生复制和移动操作，而不是之前需要的单个复制操作。

此外，如果对象不提供移动构造函数，那么这将有效地复制对象两次（afaik），这会破坏首先提供这些重载的整个目的（尽可能避免复制）。

我确信可以使用宏和预处理器一起破解某些东西，但我非常希望避免让预处理器参与其中（出于可读性目的）。

因此我的问题是：是否有可能实现我想要的（实际上只实现一次功能，然后根据第一个重载实现第二个重载）？

如果可能的话，我想避免使用模板。

【问题讨论】：

应该是globalVec.push_back(std::move(obj)); // Moves。

void foo(MyObject obj) globalVec.push_back(std::move(obj)); 可以避免过载。

啊，是的，我忘了在我的例子中写明确的std::move。

只要你给一个右值一个名字，它就会变成一个 lvaue 所以obj 在这一行 globalVec.push_back(std::move(obj)); // Moves 是一个 lvaue 并且不会移动到向量中

你可能对我的桌子感兴趣here

【参考方案1】：

我的观点是，了解（真正）std::move 和 std::forward 的工作原理，以及它们的异同是解决你疑惑的关键，所以我建议你阅读我对@987654321 的回答@，我在这里对两者进行了很好的解释。

---

在

void foo(MyObject &&obj) 
    globalVec.push_back(obj); // Moves (no, it doesn't!)

没有动静。 obj 是一个变量的名称，将被调用的push_back 的重载不会从其参数中窃取资源。

你必须写

void foo(MyObject&& obj) 
    globalVec.push_back(std::move(obj)); // Moves 

如果你想让移动成为可能，因为std::move(obj) 说 看，我知道 obj 这里是一个局部变量，但我向你保证我以后不需要它，所以你可以把它当作临时的：如果你需要，偷它的胆量。

关于您在中看到的代码重复

void foo(const MyObject &obj) 
    globalVec.push_back(obj); // Makes copy

void foo(MyObject&& /*rvalue reference -> std::move it */ obj) 
    globalVec.push_back(std::move(obj)); // Moves (corrected)

让你避免它的是std::forward，你可以像这样使用它：

template<typename T>
void foo(T&& /* universal/forwarding reference -> std::forward it */ obj) 
    globalVec.push_back(std::forward<T>(obj)); // moves conditionally

关于模板的错误信息，请注意有一些方法可以让事情变得更简单。例如，您可以在函数的开头使用static_asserts 来强制T 是一个特定类型。这肯定会使错误更容易理解。例如：

#include <type_traits>
#include <vector>
std::vector<int> globalVec1,2,3;

template<typename T>
void foo(T&& obj) 
    static_assert(std::is_same_v<int, std::decay_t<T>>,
                  "\n\n*****\nNot an int, aaarg\n*****\n\n");
    globalVec.push_back(std::forward<T>(obj));


int main() 
    int x;
    foo(x);
    foo(3);
    foo('c'); // errors at compile time with nice message

然后是 SFINAE，它更难，我猜超出了这个问题和答案的范围。

我的建议

不要害怕模板和 SFINAE！他们确实有回报:)

There's a beautiful library that leverages template metaprogramming and SFINAE heavily and successfully，但这确实是题外话：D

【讨论】：

感谢您的回答。然后，这将需要将我的所有函数都转换为模板，这是我完全不喜欢的，因为必须在头文件中实现它们，而且还因为这些函数会产生可怕的错误消息......但是因为它回答了我仍然赞成的问题（尽管我仍然希望有其他选择）

@Raven 如果只使用有限的模板实例化集，则不必在头文件中实现它们。

@463035818_is_not_a_number，这是原始评论。我会改的。

cmets 是骗子，我知道我为什么不喜欢他们 :P

@Raven 您可以定义一个您在标头中定义的包装模板函数，只有static_asserts 模板参数是正确的，然后委托给非内联模板。但是在这一点上，如果您的目标是减少样板文件，那么您就走错了方向。 （或者是的 SFINAE，但这也很可怕）

【参考方案2】：

一个简单的解决方案是：

void foo(MyObject obj) 
    globalVec.push_back(std::move(obj));

如果调用者传递一个左值，则有一个副本（进入参数）和一个移动（进入向量）。如果调用者传递一个右值，则有两个移动（一个到参数，另一个到向量）。由于额外的移动（由于缺乏间接性而略有补偿），与两个重载相比，这可能稍微不太理想，但在移动成本较低的情况下，这通常是一个不错的折衷方案。

模板的另一种解决方案是std::forward，在Enlico's answer 中进行了深入探讨。

如果您没有模板并且移动的潜在成本太高，那么您只需要满足一些额外的样板，即有两个重载即可。