【C++】C++11新特性—右值引用，来看看怎么个事儿
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- 前言
- 一、左值引用和右值引用
- 二、右值引用和移动语义
- 2.1 移动构造
- 2.2 移动赋值
- 2.3 STL容器插入接口
- 2.4 左值右值相互转换
- 2.5 完美转发
- 三、类的新功能
- 3.1 新默认成员函数
- 3.2 新关键字
前言
传统的C++语法中就有引用的语法，而C++11中新增了的右值引用语法特性，所以从现在开始我们之前学习的引用就叫做左值引用。无论左值引用还是右值引用，都是给对象取别名。
一、左值引用和右值引用
引用简单来说就是给对象取别名，我们刚开始接触C++的时候就学过，这里又区分出左值引用和右值引用，它们有什么不同？要想探讨这个问题，首先应该了解清楚具体什么是左值什么是右值。
- 左值： 一个表示数据的表达式，一般情况可以赋值（如果被const修饰就不能修改），左值可以出现在“=”的左边或右边，最关键的特性是左值可以取地址
- 右值： 一个表示数据的表达式，一般不能修改，通常是字面常量、临时对象、匿名对象等，右值在“=”的右边，不能在左边，右边不能取地址
int main() { //以下的a、p、b、*p、s[0]都是左值 int a = 1; int* p = &a; const int b = a; *p = 10; string s("abcdef"); s[0]; //以下都是右值 10; x + y; fmin(x, y);//函数返回值 string("1234"); return 0; }引用都是给对象取别名，左值引用就是给左值取别名，右值引用就是给右值取别名。
那左值引用能不能给右值取别名，右值引用能不能给左值取别名呢？
如果左值引用不能给右值取别名，那C++11出来之前右值是不是都不能取别名？猜测一下也知道大概率不是的。
左值引用一般是不能给右值取别名的，但是可以用const修饰就行了。因为前面也说了右值一般都是字面常量、临时对象、匿名对象等，而这些值都具有常性，如果不用const修饰就存在权限放大的问题。所以早期右值引用没出来之前右值也可以通过左值引用给取别名。
const int& r1 = 10; const int& r2 = x + y; const int& r3 = fmin(x, y); const string& r4 = string("abcdef");例如下面的场景：
int main() { vector v; string s("1111"); v.push_back(s); v.push_back(string("2222")); v.push_back("3333"); return 0; }前面我们模拟实现List的push_back：void push(const T& x)，加上const修饰另一个目的也是为了既能接收左值又能接收右值，这样我们既可以插入一个有名对象，又能插入匿名对象了。
同样的右值引用也一般不能给左值取别名，但是可以通过move(左值)的方式来给左值取别名。move()可以看作像是强制类型转换，所以也不会改变操作对象本身的属性。
int main() { int a = 1; int* p = &a; const int b = a; *p = 10; string s("abcdef"); s[0]; int&& r1 = move(a); int*&& r2 = move(p); const int&& r3 = move(b); string&& r4 = move(s); string&& r5 = (string&&)s; return 0; }右值不能取地址，但是给右值取别名后，右值会被存储到特定位置，且可以取到该位置的地址，可以修改，如果不想被修改可以用const修饰。
二、右值引用和移动语义
引用的意义是减少拷贝。 在右值引用出现之前，左值引用还不太全面，有些传返回值的场景只能传值返回，不能传引用返回。比如传局部对象：
yjz::string to_string(int value) { bool flag = true; if (value 0) { int x = value % 10; value /= 10; str += ('0' + x); } if (flag == false) { str += '-'; } std::reverse(str.begin(), str.end()); return str; }这里的str是一个局部对象，出了作用域就销毁，传引用会造成野引用，所以只能传值，返回值传值会先拷贝构造一个临时对象，再用临时对象拷贝构造目标对象。
2.1 移动构造
右值可分为纯右值和消亡值，纯右值比如字面常量，消亡值比如临时对象。临时对象用完就要消亡，再对它拷贝构造显得有点多余，既然它的结局已经注定了还不如把它的东西直接拿过来，这里就引出了移动构造，所以移动构造直接将构造的对象和被构造的对象数据交换（掠夺）一下就行。
移动构造本质是将参数右值的资源窃取过来，占位已有，那么就不用做深拷贝了，所以它叫做移动构造，就是窃取别人的资源来构造自己。
//拷贝构造 string(const string& str) { _str = new char[str._capacity + 1];//多开一个存'\0' strcpy(_str, str._str); _size = str._size; _capacity = str._capacity; } //移动构造 string(string&& str) { swap(str); }虽然即使没有移动构造，只有上面的拷贝构造也能因为有const修饰而接收左值和右值，但是有了移动构造编译器会走最匹配的。
1、string类只有拷贝构造，没有移动构造
2、string类有拷贝构造，也有移动构造
虽然str是一个左值，但是它出了作用域就消亡，和临时对象的结局是一样的，所以可以把str作为一个右值来走移动构造，这里是隐式的将strmove为右值。返回局部的大对象，调用移动构造的代价非常低，很实用。
也不是说所有的局部对象传值返回都要走移动构造，只有需要深拷贝的对象移动构造才有意义，像日期类这种对象拷贝构造和移动构造没有区别。
上面我们提到了像VS2022这种比较激进的编译器优化比较夸张，它一步到位优化为直接构造，这里str就像ret1的左值引用一样。
那既然编译器都优化的这么好了，那移动构造还有意义吗？并且它是直接构造，而走移动构造的话是构造+移动构造。既然右值引用现在被广泛使用了，就说明移动构造还是有重要意义的。
- 移动构造代价很小
- 不是所有的编译器都像VS2022这样做极致的优化
- 有其他场景下优化不了
2.2 移动赋值
除了移动构造，还有移动赋值，本质还是一样的。下面我们来看下有移动赋值和没有移动赋值有什么区别。
//赋值重载 string& operator=(const string& str) { //防止自己给自己赋值 if (this != &str) { delete[] _str; _str = new char[str._capacity + 1]; strcpy(_str, str._str); _size = str._size; _capacity = str._capacity; } return *this; } //移动赋值 string& operator=(string&& str) { swap(str); return *this; }
有调用赋值重载的情况时编译器不能像之前一样优化为直接构造，因为这里调用to_string前ret1是已经存在的对象，编译器就没办法优化了。
这里还是把左值str隐式作为右值调用了移动赋值，因为虽然str是左值，但它是局部对象，终归是为ret1服务的，出了作用域就消亡，和临时对象的意义差不多。
所以不管是移动拷贝还是移动赋值，都是有意义的，编辑器的极致优化也处理不了所有情况，相比之下这里编译器的极致优化反倒显得意义不大，因为即使多了移动拷贝和移动赋值这一步骤，它们的消耗也是非常小的。
不管是移动构造还是移动赋值，处理的都是传值返回的问题。
2.3 STL容器插入接口
右值引用解决的不只是传值返回的问题，还有一些容器插入接口的问题。
int main() { std::list lt; yjz::string s1("111111"); lt.push_back(s1); lt.push_back(yjz::string("222222")); lt.push_back("333333"); lt.push_back(move(s1)); return 0; }有了右值引用，我们就可以很方便的插入一些匿名对象，这样写不仅简单还会少一次拷贝构造。所以以后我们可以插入匿名对象，少了一次拷贝构造，消耗更低一些。
这里插入匿名对象时还有一个奇怪的现象：
其中红色箭头是实际执行路径。首先插入了一个string类型的一个匿名对象，push_back调到了右值引用的函数没问题，但下一步调用insert函数时为什么调到了左值引用的函数呢？
探讨这个问题前我们先来看这个：
yjz::string&& r1 = yjz::string("11111111");这是一个右值引用没错，但右值是yjz::string("11111111")，而r1却是一个左值，所以右值引用本身是一个左值。
虽然右值是不能取地址的，但是给右值取别名后，会导致右值被存储到特定位置，且可以取到该位置的地址。 例如：不能取字面量10的地址，但是r1引用后，可以对r1取地址，也可以修改r1。如果不想r1被修改，可以用const int&& r1去引用。
其实右值引用本身是左值也不奇怪，如果右值引用本身是右值，右值一般不能修改，那还怎么通过移动语义来掠夺资源呢。
再回到上面的问题，虽然匿名对象push_back时调到了右值引用的接口，但是接口中的x却是一个左值，所以接下来调用insert时就调到了左值引用的接口。
x本身一个左值，其引用的对象是一个右值，在调用insert时我们期望调用右值引用的接口，是参数匹配的问题，所以可以考虑用move进行类似强转的操作。
void push_back(T&& x) { insert(end(), move(x)); }这样就完了吗？还没完，在insert函数内部也存在着相同的问题。
这样就完了吗？还没完，这里move(x)传过去是一个右值，所以Node的构造函数也需要有一个右值引用为接口的版本。
这样就完了吗？还没完，这里的x也是一个左值，所以下面初始化_data时也需要move强转一下。
这样就完了吗？是的，这次真的完了。
上面的层层转换过程少一步都不行，这类似一个属性退化的问题。
2.4 左值右值相互转换
x是一个左值，如果我们需要它是一个右值也只是一句代码的事，同样右值如果我们需要它是一个左值也可以强转得到。
通过上面的一些实例可以看出，左值和右值可以相互转换，其实说到底左值和右值在底层没什么区别，其能不能取地址也只是语法层面上的约束，当然现阶段的我们还不适合过多关注底层，因为底层和语法层在某些地方是相悖的，这不利于我们小萌新学习，我们学习主要还是以语法层为主的。
2.5 完美转发
上面看到C++11后STL容器插入接口基本都对左值和右值做了对应的函数，那以后类似这样的场景我们都要写两个甚至更多的版本吗？为了方便C++11又引入了万能引用：
template void func(T&& x) { //... }在函数模版中，这里的T&& x不再是前面我们见到的右值引用，而是万能引用。它不是具体的左值引用或右值引用，而是根据传过去的参数自动推导引用类型。传左值就是左值引用，传右值就是右值引用。
在各种场景下它帮助我们实例化出下面四种函数：
void func(int& x); //左值 void func(const int& x); //const 左值 void func(int&& x); //右值 void func(const int&& x); //const 右值
为什么那些容器接口没有使用万能引用呢？
- 那些函数是在类模版中的，类模版实例化后函数中的参数就是一个确定的类型，除非再套一层模版
- 历史遗留的原因，因为前面已经有左值引用的版本了
模板的万能引用只是提供了既能接收左值又能接收右值的能力，但是引用类型的唯一作用就是限制了接收的类型，后续使用中都退化成了左值。
void func(int& x) { cout cout cout cout func(t); } int main() { PerfectForward(10); //右值 int a = 1; PerfectForward(a); //左值 PerfectForward(move(a)); //右值 const int b = 2; PerfectForward(b); //const 左值 PerfectForward(move(b)); //const 右值 return 0; }
