C++11那些难事：左值引用、右值引用与完美转发
上一篇C++那些难事：左值与右值搞明白左值与右值，下面讲解左值引用与右值引用。
1. 左值引用与右值引用
左值右值一直存在，只从右值引用出现，这对CP变得重要起来，那么为什么要有右值引用？没有右值引用C++不是活得好好的吗？一切要从左值引用说起。
在C++11之前，没有左值引用与右值引用之分，引用专指左值引用。那个时候就出现了不和谐的情况。
#include <iostream>
using namespace std;
void Print(string& s){
cout << s;
}
int main(){
string s="abc";
Print(s); // OK
Print("abc"); // parse error
}
函数Print()能够打印s，却不能打印"abc"。
自定义对象也会出现这种情况
#include <iostream>
using namespace std;
class Demo{};
void Func(Demo &){
cout << "Func(Demo &)" << endl;
}
int main(){
Demo d;
Func(d); // OK
Func(Demo()); // parse error
}
在上面代码中，Func(d);编译执行都OK，而Func(Demo());编译出错。
如果说上一个是因为类型不匹配(一个是string，一个是char [])，这一次都是Demo对象。同样都是对象怎么待遇不一样？问题就在于d是左值(有名对象)，Demo()是右值(匿名对象/临时对象)。
那么，之前为什么很多应用过程中没有大规模的出现这个问题？
因为C++对const&添加特殊技能：既能接受左值又能接受右值。上面两个例子把函数参数加上const，即void Print(const string& s)和void Func(const Demo &)，问题解决了。
void Func(const Demo &)类型匹配解决了，为什么void Print(const string& s)也可以了呢？因为编译器自动把根据函数参数类型string，自动为"abc"构造一个临时对象string("abc")，这是默认类型转换。
但是这种解决方式只是解决了参数不变的情况，如果参数可变问题依然存在。例如：
有一个用户类，记录用户名、密码和登录次数。
struct User{
string name;
string pass;
int count;
}
提供一个函数bool Login(User& user);登录成功后，返回true，并且修改登录次数count。
bool Login(User& user) {
// 此处略去验证
user.count++;
return true
}
上面情况只能使用变量，不能使用右值(匿名对象)，否则会出现上面的错误。但这种情况是存在的，只关注用户能否登录，不关心登录次数，使用右值(匿名对象)，无可厚非，只是C++11之前语法不支持(实际中遇到这种请款，可以改设计改接口。)。于是，右值引用可以解决这种问题。重载上面的函数。
bool Login(User&& user) {
// 此处略去验证
user.count++;
return true
}
这样Login()既可以接受左值又可以接受右值。
小测验
- 回答下面程序输出结果并分析原因(如有编译错误请指出)
#include <iostream>
using namespace std;
class Demo{};
void Func(const Demo &){
cout << "Func(const Demo &)" << endl;
}
int main(){
Demo d;
Func(d);
Func(Demo());
const Demo cd;
Func(cd);
}
- 回答下面程序输出结果并分析原因(如有编译错误请指出)
#include <iostream>
using namespace std;
class Demo{};
void Func(const Demo &){
cout << "Func(const Demo &)" << endl;
}
void Func(Demo &){
cout << "Func(Demo &)" << endl;
}
int main(){
Demo d;
Func(d);
Func(Demo());
const Demo cd;
Func(cd);
}
- 回答下面程序输出结果并分析原因(如有编译错误请指出)
#include <iostream>
using namespace std;
class Demo{};
void Func(const Demo &){
cout << "Func(const Demo &)" << endl;
}
void Func(Demo &){
cout << "Func(Demo &)" << endl;
}
void Func(Demo &&){
cout << "Func(Demo &&)" << endl;
}
int main(){
Demo d;
Func(d);
Func(Demo());
const Demo cd;
Func(cd);
}
2. 完美转发
上面虽然把问题解决了，但是你会发现为了解决右值问题，每个函数都要写两边，并且函数名和函数体都一样，只是参数类型有区分，一个是左值，一个是右值。问题变得更加麻烦了。于是，在模板语法上添加了一个完美转发的语法。(C++滚雪球式添加新的语法，导致C++愈来愈复杂。)
上面两个Login()函数可以合并成
template<class T>
bool Login(T&& user) {
// 此处略去验证
user.count++;
return true
}
注意，这里的&&已经不是右值引用了，而是被称为万能引用(universal references)，而这种用法称为完美转发。
当传入右值时，模板特化成bool Login(User&& user)，当传入左值时，模板特化成bool Login(User& user)。瞬间解决上面的问题。
&&在模板参数中表示万能引用，在非模板参数中表示右值引用。
上面讲完参数的事情，后面再谈一下右值中的动态内存[C++那些难事：移动拷贝与移动赋值]敬请期待。
