该文章来自阿里巴巴技术协会（ATA）
作者：空溟
C++11（2011）标准推出已经很长时间了，最接地气的特性就要属"右值引用"了（Rvalue Reference），它实现了move语义和完美转发（Perfect Forwarding），一开始觉得不好理解，所以一直想对其做一个总结。网上也有很多牛人已经做了细致的分析，但基本都是讲原理的多，本文就从Rvalue Reference引入动机入手，举例说明右值引用的使用场景，从而引出move语义和完美转发。
1. 右值引用动机：
从一个例子说起：
不难发现，1. retv（retv在readFile()结束之后便烟消云散）；2. 返回的临时对象，在完成拷贝后也消失了。或许有人会问，编译器不是有各种优化技术：Copy Elision、RVO（包括NRVO）等来避免临时对象的产生和拷贝吗？是的，对于上面的简单代码来说，大部分编译器都已经能够做到优化掉这两个对象，直接把那个retv创建到接受返回值的对象，即v中去。但是如果发生下面的情况呢？
拷贝构造，变成了拷贝赋值，编译器就只能缴械投降，因为标准只允许在拷贝构造的情况下进行(N)RVO。
那我把参数改成vector<int>&引用不就行了吗？的确可以，但有时这并不是我们需要的形式。
再看一个例子：
同样，编译器对于tmp临时对象也无能为力，特别是当T类型对象拥有指向（或引用）从堆内存分配的数据，那么这种深copy带来的开销可能是很大的。总之，编译器优化只能在特定的场景下生效。为此，C++11标准引入了右值引用，从语法层面支持了move语义，使用它可以使临时对象的拷贝具有move窃取功能，解决临时对象copy上的效率问题。理解右值引用，首先得区分左值（lvalue）和右值（rvalue）。
2. 何为左值和右值？
通俗来讲，左值可以运用&操作符取得地址，注意临时对象是无法取得地址的，因为很容易导致问题，而且左值必然有名字，其它的都是右值。
举例：
需要注意的是，一个命名的左值引用是一个右值，就如上面最后一种情况。
3. 右值引用 & move语义：
右值引用（rvalue reference，&&）跟传统意义上的引用（reference，&）很相似，为了更好地区分它们俩，传统意义上的引用又被称为左值引用（lvalue reference）。下面简单地总结了左值引用和右值引用的绑定规则（函数类型对象会有所例外）：
（1）非const左值引用只能绑定到非const左值；
（2）const左值引用可绑定到const左值、非const左值、const右值、非const右值；
（3）非const右值引用只能绑定到非const右值，但不适用于函数模板的形参；
（4）const右值引用可绑定到const右值和非const右值，它没有现实意义（毕竟右值引用的初衷在于移动语义，而移动就意味着修改）；
可以看出，使用左值引用时，我们无法区分出绑定的是否是非常量右值的情况。那么，为什么要对非常量右值进行区分呢，区分出来了又有什么好处呢？如果我们确定某个值是非const右值（或者是后面不再使用的左值），那么我们在进行临时对象的copy的时候，完全没有必要copy实际的数据，而只需转移实际数据的指针。bang！记得auto_ptr吗？auto_ptr在"拷贝"的时候其实并非严格意义上的拷贝。"拷贝"是要保留源对象不变，并基于它复制出一个新的对象出来。但auto_ptr的"拷贝"却会将源对象"掏空"，只留一个空壳，实际上是一次资源所有权的转移，但auto_ptr 的危险之处在于看上去应该是复制，实际上确实转移。auto_ptr调用被转移过的的成员函数将会导致不可预知的后果, c++11中被unique_ptr替换，而unique_ptr就是用move语义实现的。
基于上面的理解，再来看下面一个例子：
由于f是右值引用，是否可以通过直接调用string的move构造而不做任何处理。这是错误的！结果这里只有string的copy构造被调用。原因就是上面提到的对于一个named rvalue reference，它是一个lvalue，由于rvalue不能绑定lvalue。而我们的愿意是要move，而不是copy，所以这里就需要使用标准库的std::move函数：m_s(std::move(f.m_s))；而对于一个unamed rvalue reference，它是一个右值，这样就可以直接调用string的move构造。
可是std::move()函数是如何把上述的左值f变成右值的呢？这就要从std::move()函数的实现说起，其实std::move()函数的实现非常地简单，下面以libcxx库中的实现（在<type_trait>头文件中）为例：
其中remove_reference的实现如下：
从move()函数的实现可以看到，move()函数的形参（Parameter）类型为右值引用，它怎么能绑定到作为实参（Argument）的左值呢？这不是仍然不符合右值引用的绑定规则三吗？简单地说，如果move只是个普通的函数（而不是模板函数），那么根据右值应用的绑定规则三和规则四可知，它的确不能使用左值作为其实参。但它是个模板函数，牵涉到模板参数推导，就有所不同了。
接下去说明下右值引用形参的函数模板的实参推演规则，即引用折叠（reference collapsing）:设 T 为模板的类型参数，A 为实参的基本类型，则有：
| T | 形参 | 折叠后的T | 折叠后实参型 |
|---|---|---|---|
| A& | T& | A | A& |
| A& | T&& | A& | A& |
| A&& | T& | A& | A& |
| A&& | T&& | A | A&& |
函数模板参数推导规则（右值引用参数部分）：当函数模板的模板参数为T而函数形参为T&&（右值引用）时适用本规则。若实参为左值 A& ，则模板参数 T 应推导为引用类型 A& 。（根据引用折叠规则， A& + && => A&， 而T&& <=> A&，故T <=> A& ）若实参为右值 A&& ，则模板参数 T 应推导为非引用类型 A 。（根据引用折叠规则， A或A&& + && => A&&， 而T&& <=> A&&，故T <=> A或A&&，这里强制规定T <=> A ）
了解了模板函数参数的推导过程，已经不难理解std::move()函数的实现了，当使用左值（假设其类型为T）作为参数调用std::move()函数时，实际实例化并调用的是std::move<T&>(T&)，而其返回类型T&&，这就是move()函数左值变右值的过程（其实左值本身仍是左值，只是被当做右值对待而已）。
理解了move语义后，我们不难想到可以对func(const X& data)的函数进行重载优化，定义一个func(X&& data)；当实参是X&、const X&、const X&&时，调用老的函数；而当实参是X&&时，可以调用新的函数以获得性能上的提升，也就说当我们确定了是右值或者不在使用的左值情况下，可以做move等的优化操作；
完美转发 (Perfect Forwarding)：
foward的完美转发适用于这样的场景：需要将一组参数原封不动的传递给另一个函数；而且一定要和模板参数自动推导关联起来使用，单独forward自己是没法完美转发的。简单说，就是做到了参数的属性不变，这样也就完美的实现了参数的完整传递。
