【C++】右值引用(极详细版)(一)

简介: 在讲右值引用之前,我们要了解什么是右值?那提到右值,就会想到左值,那左值又是什么呢?我们接下来一起学习!

1.左值引用和右值引用

1.左值和右值的概念

左值准确来说是:一个表示数据的表达式(如变量名或解引用的指针),且可以获取他的地址(取地址),可以对它进行赋值;它可以在赋值符号的左边或者右边。


右值准确来说是:一个表示数据的表达式(如字面常量、函数的返回值、表达式的返回值),且不可以获取他的地址(取地址);它只能在赋值符号的右边。


右值也是通常不可以改变的值。


具体我们举例来了解:

int main()
{
  // 以下的a、p、b、c、*p都是左值
  int* p = new int(0);
  int b = 1;
  int a = b;
  const int c = 2;
  // 以下几个都是常见的右值
  10;
  x + y;
  fmin(x, y);
}

2.左值引用和右值引用的概念

那么我们就可以很容易地知道:


左值引用:给左值取别名


右值引用:给右值取别名


需要注意的是:左值引用只能引用左值;const左值引用可以左值,也可以引用右值(因为右值通常是不可以改变的值,所以用const左值引用是可以的);右值只能引用右值;左值可以通过move(左值)来转化为右值,继而使用右值引用。const右值引用是怎么个事儿呢?(这里要埋伏笔,先不讲)

int main()
{
  // 左值引用只能引用左值,不能引用右值。
  int a = 10;
  int& ra1 = a;   // ra1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;
   //右值引用只能右值,不能引用左值。
  int&& r1 = 10;
  int a = 10;
    //message : 无法将左值绑定到右值引用
  int&& r2 = a;
   //右值引用可以引用move以后的左值
  int&& r3 = std::move(a);
  return 0;
}

此时我们已经了解了左值和左值引用,右值和右值引用。所以可以发现,左值引用就是我们通常使用的引用。那么左值引用和右值引用的意义或者区别在哪里呢?我们继续往下看。


2.左值引用和右值引用引出

左值引用的意义在于:


1.函数传参:实参传给形参时,可以减少拷贝。


2.函数传返回值时,只要是出了作用域还存在的对象,那么就可以减少拷贝。


但是左值引用却没有彻底的解决问题:函数传返回值时,如果返回值是出了作用域销毁的(出了作用域不存在的),那还需要多次的拷贝构造,导致消耗较大,效率较低。


所以这也就是为什么出现了右值引用,当然这是是右值引用价值中的一个!


那在没有右值引用之前,我们是如何解决函数传返回值的拷贝问题呢?通过输出型参数

//给一个数,去构建一个杨辉三角
//如果是函数返回值去解决,那么拷贝消耗是非常大的
vector<vector<int>> generate(int numRows) {
  vector<vector<int>> vv(numRows);
  for (int i = 0; i < numRows; ++i)
  {
    vv[i].resize(i + 1, 1);
  }
  for (int i = 2; i < numRows; ++i)
  {
    for (int j = 1; j < i; ++j)
    {
      vv[i][j] = vv[i - 1][j] + vv[i - 1][j - 1];
    }
  }
  return vv;
}
//所以在没有右值引用之前,我们可以通过 输出型参数来解决这个问题
void generate(int numRows,vector<vector<int> vv) {
    vv.reserve(numRows);
  for (int i = 0; i < numRows; ++i)
  {
    vv[i].resize(i + 1, 1);
  }
  for (int i = 2; i < numRows; ++i)
  {
    for (int j = 1; j < i; ++j)
    {
      vv[i][j] = vv[i - 1][j] + vv[i - 1][j - 1];
    }
  }
  return vv;
}

当然这种方法还是有局限性的,而且平时也不会经常使用,所以很有必要去了解右值引用的强大解法!!

3.右值引用的价值

1.补齐左值引用的短板——函数传返回值时的拷贝

那接下来上实例:

我们用自己实现string类来观察会更加清晰:

namespace mj
{
  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)
    {
      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)
    {
      cout << "string(const string& s) -- 移动拷贝" << endl;
      swap(s);
    }
    // 移动赋值
    string& operator=(string&& s)
    {
      cout << "string& operator=(string s) -- 移动赋值" << 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 = nullptr;
    size_t _size = 0;
    size_t _capacity = 0; // 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;
    }
    mj::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;
  }
}
int main()
{
    //拷贝构造
    mj::string ret=mj::to_string(-1234567);
    //赋值拷贝
    mj::string ret;
    ret=mj::to_string(-1234567);
    return 0;
}

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