【C++进阶学习】第十一弹——C++11（上）——右值引用和移动语义

前言：

前面我们已经将C++的重点语法讲的大差不差了，但是在C++11版本之后，又出来了很多新的语法，其中有一些作用还是非常大的，今天我们就先来学习其中一个很重要的点——右值引用以及它所扩展的移动定义

目录

一、左值引用和右值引用

左值引用 

右值引用

二、左值引用与右值引用的比较

三、右值引用的使用

移动构造

移动赋值

四、总结

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一、左值引用和右值引用

左值引用 

左值引用是最常见的引用类型，通常用于绑定到一个左值。左值是一个具有名称的对象，可以取地址，通常出现在赋值操作符的左边。（简单的说，能取地址的就是左值）

语法：

类型 &引用名 = 左值;

示例：

int a = 10;
int &refA = a;  // refA是一个左值引用，绑定到左值a

特点：

• 左值引用必须初始化，并且只能绑定到左值。
• 左值引用可以修改绑定的对象。

右值引用

右值引用是C++11引入的新特性，用于绑定到一个右值。右值是一个临时对象，通常没有名称，不能取地址，通常出现在赋值操作符的右边。（右值不能取地址，比如常量）

语法：

类型 &&引用名 = 右值;

示例：

int &&refB = 20;  // refB是一个右值引用，绑定到右值20

特点：

• 右值引用必须初始化，并且只能绑定到右值。
• 右值引用主要用于实现移动语义和完美转发。

有一个需要强调的是，常变量虽然也属于常量，但是它可以取地址，所以它属于左值

二、左值引用与右值引用的比较

左值引用：

1. 左值引用只能引用左值，不能引用右值。

2. 但是const左值引用既可引用左值，也可引用右值

int main()
{// 左值引用只能引用左值，不能引用右值。int a = 10;int& ra1 = a;   // ra为a的别名//int& ra2 = 10;   // 编译失败，因为10是右值// const左值引用既可引用左值，也可引用右值。const int& ra3 = 10;const int& ra4 = a;return 0；
}

右值引用：

1. 右值引用只能右值，不能引用左值。

2. 但是右值引用可以move以后的左值。

int main()
{// 右值引用只能右值，不能引用左值。int&& r1 = 10;// error C2440: “初始化”: 无法从“int”转换为“int &&”// message : 无法将左值绑定到右值引用int a = 10;int&& r2 = a;// 右值引用可以引用move以后的左值int&& r3 = std::move(a);return 0;
}

三、右值引用的使用

在上面我们也已经讲到了，左值引用及可以引用左值，又可以引用右值，那么C++11为什么还要设计右值引用呢？下面我们来看一下原因。

我们借助string类来讲解

先来看一下下面所出现的所有代码，可以先思考看看思考思考

namespace zda
{class string{public:typedef char* iterator;iterator begin(){return _str;}iterator end(){return _str + _size;}string(const char* str = ""):_size(strlen(str)), _capacity(_size){//cout << "string(char* str)" << endl;_str = new char[_capacity + 1];strcpy(_str, str);}// s1.swap(s2)void swap(string& s){::swap(_str, s._str);::swap(_size, s._size);::swap(_capacity, s._capacity);}// 拷贝构造string(const string& s):_str(nullptr){cout << "string(const string& s) -- 深拷贝" << endl;string tmp(s._str);swap(tmp);}// 赋值重载string& operator=(const string& s){cout << "string& operator=(string s) -- 深拷贝" << endl;string tmp(s);swap(tmp);return *this;}// 移动构造string(string&& s)   //右值引用:_str(nullptr), _size(0), _capacity(0){cout << "string(string&& s) -- 移动语义" << endl;swap(s);}// 移动赋值string& operator=(string&& s)    //右值引用{cout << "string& operator=(string&& s) -- 移动语义" << endl;swap(s);return *this;}~string(){delete[] _str;_str = nullptr;}char& operator[](size_t pos){assert(pos < _size);return _str[pos];}void reserve(size_t n){if (n > _capacity){char* tmp = new char[n + 1];strcpy(tmp, _str);delete[] _str;_str = tmp;_capacity = n;}}void push_back(char ch){if (_size >= _capacity){size_t newcapacity = _capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2;reserve(newcapacity);}_str[_size] = ch;++_size;_str[_size] = '\0';}//string operator+=(char ch)string& operator+=(char ch){push_back(ch);return *this;}const char* c_str() const{return _str;}private:char* _str;size_t _size;size_t _capacity; // 不包含最后做标识的\0};string to_string(int value){bool flag = true;if (value < 0){flag = false;value = 0 - value;}string str;while (value > 0){int x = value % 10;value /= 10;str += ('0' + x);}if (flag == false){str += '-';}std::reverse(str.begin(), str.end());return str;}
}

左值引用使用场景：

void func1(bit::string s)
{}
void func2(const bit::string& s)
{}
int main()
{bit::string s1("hello world");// func1和func2的调用我们可以看到左值引用做参数减少了拷贝，提高效率的使用场景和价值func1(s1);func2(s1);// string operator+=(char ch) 传值返回存在深拷贝// string& operator+=(char ch) 传左值引用没有拷贝提高了效率s1 += '!';return 0;
}

左值引用短板：

当函数返回对象为临时变量的时候，左值引用就派不上用场了，就只能传值返回，就需要拷贝至少一次（老一点的编译器为两次）

右值引用和移动语义：

对于上面这种问题，我们就可以通过右值引用和移动语义来实现

移动构造

移动构造的本质就是将参数的右值窃取过来，占为己有，这样它就不用再深度拷贝了，所以叫做移动构造

// 移动构造
string(string&& s):_str(nullptr),_size(0),_capacity(0)
{cout << "string(string&& s) -- 移动语义" << endl;swap(s);
}
int main()
{zda::string ret2 = bit::to_string(-1234);return 0;
}

当返回值是右值时，因为移动构造并没有开辟空间进行深拷贝，所以效率就会更高

需要注意的是，当拷贝构造和移动构造同时存在时，编译器默认的也会调用移动构造，因为编译器会默认调用效率更高的函数

移动赋值

// 移动赋值
string& operator=(string&& s)
{
cout << "string& operator=(string&& s) -- 移动语义" << endl;
swap(s);
return *this;
}
int main()
{zda::string ret1;ret1 = zda::to_string(1234);return 0;
}// 运行结果：
// string(string&& s) -- 移动语义
// string& operator=(string&& s) -- 移动语义

这里运行后发现，调用了一次移动构造和一次移动赋值，因为这里的ret1是一个已经存在的对象，用它来接受函数返回值的时候编译器就无法再优化了，所以会在移动构造后创建一个临时变量，且这个临时变量会被编译器识别为右值，从而调用移动赋值

四、总结

上面我们就简单的先提了一下右值引用的应用：移动语义，下一篇我们再重点讲解一下右值引用的另一个重点语法：完美挥发

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