Google C++ Coding Style:右值引用(Rvalue Reference)

右值引用是一个C++11特性,标记为T&&。GSG中定义:只为移动建构函数(Move constructor)和移动赋值操作(Move assignment)使用右值引用。并且不要使用std::Forward(提供的完美转发特性)。

C++中右值指表达式结束时就不再存的临时对象。在C++11中,右值分为纯右值(即原始字面量,表达式产生的临时变量等),以及一个将亡值(expiring value, 使用<<深入应用C++11>>中的译法,指的是与右值引用相关的表达式,如将被移动的对象,T&&函数返回值等)。

以函数返回值表达不出右值引用的威力,因为编译的本身的优化会解决不必要的对象复制操作。而作为函数参数,如果使用const T&之类的形式也能够有效避免不必要的对象拷贝。这里特别以与标准容器配合,体现一下,右值引用最大的价值:避免深拷贝。

Foo { private:int x = 0;int y = 0;char* strPtr = nullptr; public:Foo() {std::cout << “Constructor was called.” << std::endl;}Foo(const char* s) {std::cout << “Constructor with string:” << s << std::endl;if (s != nullptr) {strPtr = new char[strlen(s)];strcpy(strPtr, s);}}// Copy constructorFoo(const Foo& a) : x(a.x),y(a.y) {// Deep copycopyStringValue(a.strPtr);std::cout << “Copy constructor was called.” << std::endl;}// Move constructor, no need copy string in deep.Foo(Foo&& a) : x(a.x),y(a.y),strPtr(a.strPtr) {a.strPtr = nullptr; // 注意要清掉之前的字串,这样才是移动。std::cout << “Move constructor was called.” << std::endl;}Foo& operator=(const Foo& a) {x = a.x;y = a.y;copyStringValue(a.strPtr);std::cout << “Assignment Operator was called.” << std::endl;}~Foo() {if (strPtr != nullptr) {std::cout << “Free allocated string:” << strPtr << std::endl;delete strPtr;}std:: cout << “Deconstructor was called.” << std::endl;} private:void copyStringValue(const char* s) {if (strPtr != nullptr) {delete strPtr;strPtr = nullptr;}if (s != nullptr) {strPtr = new char[strlen(s)];strcpy(strPtr, s);}}};int main(void) {{std::cout << “Need to clear string twice:” << std::endl;std::vector<Foo> myVec;Foo a(“Instance A”);myVec.push_back(a);}std::cout << “============” << std::endl;{std::cout << “Only need to clear string one time:” << std::endl;std::vector<Foo> myVec;Foo c(“Instance C”);myVec.push_back(std::move(c));}std::cout << “============” << std::endl;{Foo d(“Instance D”);Foo x = d;}std::cout << “============” << std::endl;{Foo e(“Instance E”);Foo&& y = std::move(e);}}

观察代码删除字串的次数,就可以了解右值引用的作用了。程序运行的输出如下:

Need to clear string twice::Instance ACopy .:Instance ADeconstructor was called.Free allocated string:Instance ADeconstructor was called.============Only need to clear string one time::Instance CMove ..:Instance CDeconstructor was called.============:Instance DCopy .:Instance DDeconstructor was called.Free allocated string:Instance DDeconstructor was called.============:Instance EFree allocated string:Instance EDeconstructor was called.

但是考虑到右值引用中的引用折叠(reference collapsing)会引入一些复杂度(左右值的转换规则),造成理解上的问题,所以将右值引用的应用范围做了如开篇所说的限定。

在实际应用中,会出现没有直接定义类型的右值引用,被称为universal reference,需要进行类型推导。另一种情况是使用auto &&定义的也是universal reference。

关于std::forward,它被称为完美转发(Perfect Forwarding)。要解决的问题是在函数模板中,完全依照模板的参数的类型,保持参数的左值,右值特征),,将参数传递给函数模板中调用的另一个函数(转自<<深入应用C++11>>)。根据这个定义,完美转发仅针对需要调用内部实现的模板函数,而且需要开发者识别出哪些情况是有效的,而哪些情况下又是无效的。比如适用的场景:

template<class T>void foo(T&& arg) { // 如下保持arg的类型传入到bar()中 bar(std::forward<T>(arg));}

但如果内部函数无需要针对左值或右值做特殊处理,这种场景是不需要转发的。参考:When not to use std::forward。

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我的眼泪流了下来,浇灌了下面柔软的小草,

Google C++ Coding Style:右值引用(Rvalue Reference)

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