寻求对 std::forward 的澄清

Posted 2023-03-25

【中文标题】寻求对 std::forward 的澄清

【英文标题】：Seeking clarification on std::forward

【发布时间】：2018-08-19 07:23:37

【问题描述】：

参考std::forward

对于所有重载，返回类型已指定为T&&（忽略constexpr）。

但在以下示例所附的描述中：

template<class T>
void wrapper(T&& arg) 

    // arg is always lvalue
    foo(std::forward<T>(arg)); // Forward as lvalue or as rvalue, depending on T

如果对 wrapper() 的调用传递了一个右值 std::string，则 T 为 推导出为 std::string（不是 std::string&、const std::string& 或 std::string&&) 和 std::forward 确保右值引用是 传递给 foo。

如果对 wrapper() 的调用传递了一个 const 左值 std::string，然后将 T 推导出为 const std::string&，并且 std::forward 确保将 const 左值引用传递给 foo。

如果对 wrapper() 的调用传递了非常量左值 std::string，则 T 被推导出为 std::string&，并且 std::forward 确保一个非常量 左值引用被传递给 foo。

在第一个之后的上述两个实例中，一个左值引用而不是一个右值引用（正如T&& 所暗示的那样，这种理解是否正确？）已被记录为传递给 foo。

如果上面的理解是正确的，为什么返回值被指定为T&&？

【问题讨论】：

T&& 并不总是意味着右值引用。我建议阅读 Scott Meyers 的文章"Universal References in C++11"。

看看reference collapsing是如何工作的。

您认为返回值还应该指定为什么？

【参考方案1】：

有区别

void f1(int&& a) 

template<class T>
void f2(T&& a) 

第一个版本定义f1 来处理右值。另一方面，第二个版本是一个模板函数，接受一个通用（或在某些引用中，转发）引用作为其参数。

要了解std::forward 的机制，您应该使用不同的参数调用f2，如下所示：

#include <iostream>

template <class T> void f2(T &&a)  std::cout << __PRETTY_FUNCTION__ << '\n'; 

int main() 
  int a5;

  f2(5);
  f2(a);

  return 0;

当你编译代码时，比如g++，你会从你的程序中得到以下输出：

./a.out
void f2(T &&) [T = int]
void f2(T &&) [T = int &]

如您所见，在第一次调用中T 被推断为int，而在第二次调用中推断为int &。由于参考折叠规则，正如您的问题的 cmets 中已经提到的那样，T && 会给您T，而T& && 会给您T&。简而言之，您观察 T&& 作为返回类型并不意味着函数返回右值引用。实际上，在模板函数中，&& 就像一个身份运算符。当与T&结合时，它会给你T&；否则，它会给你T。

Arthur O'Dwyer 在 CppCon2016 上有一个really nice talk 讨论这个话题。或许你可以看看它来了解模板类型推导规则，这将有助于你理清std::forward的行为。