一、值類(lèi)別(左值、純右值、亡值)
二、std::move
一、值類(lèi)別
表達(dá)式
何謂表達(dá)式?
由運(yùn)算符和運(yùn)算對(duì)象構(gòu)成的計(jì)算式。字面量、變量、函數(shù)返回值都是表達(dá)式。
表達(dá)式返回的結(jié)果,有兩個(gè)屬性:類(lèi)型和值類(lèi)別。
1. 左值
性質(zhì):
- 與泛左值相同(見(jiàn)下文)
- 可以通過(guò) '&' 取到左值的地址
- 可修改的左值可用作 '=' 的左操作數(shù)
- 可用于初始化左值引用
int i; // 左值
cout << &i << endl; // 可以通過(guò) '&' 取到左值的地址
i = 3; // 可修改的左值可用作 '=' 的左操作數(shù)
int& j = i; // 可用于初始化左值引用
常見(jiàn)的左值表達(dá)式包括:
- 變量,對(duì)象。例如, int i
- 返回類(lèi)型為左值引用的函數(shù)調(diào)用或重載運(yùn)算符表達(dá)式,例如 str1 = str2、++it
- 所有內(nèi)建的賦值及復(fù)合賦值表達(dá)式,例如 a = b、a += b
- 內(nèi)建的前置自增、前置自減,例如 ++i、--i
- 內(nèi)建的間接尋址表達(dá)式,例如 *p
- 字符串字面量,例如 "hello world"
- 內(nèi)建的下標(biāo)表達(dá)式, 例如 a[n]
- 迭代器是左值,例如 vecotr<int>::iterator iter
2. 純右值
性質(zhì):
- 與右值相同(見(jiàn)下文)
- 純右值不能多態(tài):它所標(biāo)識(shí)的對(duì)象的動(dòng)態(tài)類(lèi)型始終為該表達(dá)式的類(lèi)型
- 純右值不能具有不完整類(lèi)型
- 純右值不能具有抽象類(lèi)類(lèi)型或數(shù)組類(lèi)型
常見(jiàn)的純右值表達(dá)式包括: - 除了字符串字面量之外的,其他字面量,例如 123、true、nullptr
- 返回類(lèi)型是非引用的函數(shù)調(diào)用或重載運(yùn)算符表達(dá)式,例如 str1 + str2、it++
- 內(nèi)建的后置自增與后置自減表達(dá)式,例如 i++、i--
- 內(nèi)建的算術(shù)表達(dá)式,例如 a + b
- 內(nèi)建的邏輯表達(dá)式,例如 !a
- 內(nèi)建的比較表達(dá)式,例如 a < b
- 內(nèi)建的取值表達(dá)式,例如 &a
- this 指針
- 枚舉項(xiàng)
3. 亡值
性質(zhì):
亡值實(shí)際上式 C++ 11 引入了 右值引用的概念而引入的,在C++ 11 之前,右值可以等價(jià)于純右值。 亡值與右值引用息息相關(guān)。
- 與右值相同
- 與泛左值相同
常見(jiàn)的亡值表達(dá)式: - 返回類(lèi)型為對(duì)象的右值引用的函數(shù)調(diào)用 或 重載運(yùn)算符表達(dá)式,例如 std::move(x)
當(dāng)使用 右值 來(lái)初始化對(duì)象,或者為對(duì)象賦值時(shí),會(huì)調(diào)用 移動(dòng)構(gòu)造函數(shù) 或 移動(dòng)賦值運(yùn)算符來(lái)移動(dòng)資源,當(dāng)該右值完成初始化或賦值的任務(wù)時(shí),它的資源已經(jīng)移動(dòng)給了新的對(duì)象,此右值也即將被銷(xiāo)毀,所以稱(chēng)為 亡值。
混合類(lèi)別
泛左值
泛左值表達(dá)式包括左值、亡值
性質(zhì):
- 泛左值可以通過(guò)左值到右值、數(shù)組到指針、或者函數(shù)到指針 隱式轉(zhuǎn)換 成 純右值
例子 1 —— 左值到右值:
int i = 1;
編譯器在內(nèi)存中為變量 i 開(kāi)辟了一段具有 sizeof(int) 個(gè)字節(jié)的空間,初始化為 1。 此時(shí),i 屬于左值。
i + 1;
由于 + 雙目運(yùn)算符要求為右值,而 i 為左值,此時(shí)系統(tǒng)從 i 的空間取出整數(shù) 1,交給 + 運(yùn)算符。這個(gè)過(guò)程就是一個(gè) 左值到右值 的轉(zhuǎn)換。此過(guò)程中,原本的左值 i 被右值 1 替代,但是 i 本身的性質(zhì)沒(méi)有改變,依然是一個(gè)左值。
例子2 —— 數(shù)組到指針
void func(int a[5])
{
\\ todo
}
int main()
{
int a[5] = {0};
func(a);
return 0;
}
數(shù)組之間是不能相互賦值的,也不能用數(shù)組類(lèi)型作為函數(shù)的參數(shù)或返回值。 對(duì)于數(shù)組類(lèi)型有一條特殊的規(guī)則:數(shù)組類(lèi)型做右值使用時(shí),自動(dòng)轉(zhuǎn)換成指向數(shù)組首元素的指針。所以 func(a) 實(shí)際上是傳了指針類(lèi)型的參數(shù)作為右值。
泛左值可以是多態(tài)的:其所標(biāo)識(shí)的對(duì)象的動(dòng)態(tài)類(lèi)型不必是該表達(dá)式的靜態(tài)類(lèi)型
靜態(tài)類(lèi)型:變量聲明時(shí)的類(lèi)型,或者表達(dá)式生成的類(lèi)型 (自主聲明,編譯期已確定)
動(dòng)態(tài)類(lèi)型:變量或者表達(dá)式表示的內(nèi)存中的對(duì)象類(lèi)型 (運(yùn)行時(shí)才確定)
例如:
A *pa = new B;
*pa 作為左值的靜態(tài)類(lèi)型為 A,而動(dòng)態(tài)類(lèi)型為 B,但是如果是 &pa,動(dòng)態(tài)類(lèi)型是不允許和聲明時(shí)不一樣的。泛左值可以具有不完整類(lèi)型,只要表達(dá)式中容許
不完整類(lèi)型:
?- 已聲明(如前置聲明)但未定義的類(lèi)類(lèi)型
?- 未知邊界數(shù)組
?- 不完整類(lèi)型元素的數(shù)組
?- 枚舉類(lèi)型
emmm 但是具體的例子,并沒(méi)有找到。 相反,個(gè)人認(rèn)為不完整的類(lèi)型不應(yīng)該為左值,因?yàn)椴煌暾?lèi)型沒(méi)有實(shí)際內(nèi)存大小,編譯器只知道有這么個(gè)類(lèi)型,但是不知道要為該類(lèi)型對(duì)象分配多少內(nèi)存。
右值
右值包括純右值、亡值
性質(zhì):
- 右值不能由內(nèi)建的取指運(yùn)算符取地址:&int()、&i++、&1、&std::move(x) 都是非法的
- 右值不能用作內(nèi)建賦值運(yùn)算符及內(nèi)建復(fù)合賦值運(yùn)算符的 左操作數(shù):std::move(x) = y 是非法的
- 右值可以用于初始化 const 左值引用,這種情況下,該右值所標(biāo)志的對(duì)象的生存期被延長(zhǎng)到該引用的作用域結(jié)尾: const int& i = 5,const int& i = std::move(j)
總結(jié)與區(qū)分
一條表達(dá)式,要么是左值,要么是右值(純右值、亡值)
左值可以被當(dāng)作右值使用,出現(xiàn)在賦值語(yǔ)句 = 右側(cè);
左值出現(xiàn)在 = 右側(cè)時(shí),用的是對(duì)象的值,這時(shí)候可以說(shuō)這個(gè)對(duì)象具有了右值屬性(但是不是右值);
左值出現(xiàn)在 賦值語(yǔ)句 = 左側(cè)時(shí),使用的是對(duì)象在內(nèi)存中的地址,這時(shí)候可以說(shuō)這個(gè)對(duì)象具有左值屬性;
也就是說(shuō),一個(gè)左值,可能同時(shí)具有左值屬性和右值屬性;
但是右值不能出現(xiàn)在 賦值語(yǔ)句 = 左側(cè)。通過(guò)判斷運(yùn)算符在字面量上是否可以操作,基本可以判斷此運(yùn)算符是否需要用到左值。但是運(yùn)算符是否需要左值或右值,和最終的表達(dá)式結(jié)果為左值或無(wú)關(guān)。
例如:后置自增運(yùn)算符,需要左值(9++ 是不被允許的),但是返回的結(jié)果 i++ 是右值。字符串字面量為左值,其他字面量為右值
C++將字符串字面量實(shí)現(xiàn)為 char 型數(shù)組,其中的每個(gè)字符都被分配了空間,所以字符串字面量是實(shí)實(shí)在在的左值。下面的操作是被允許的:
cout << &"hello world" << endl;
const char *ps = "hello world";
const char (*p)[12]= &"hello world";
- 前置自增自減為左值,后置自增自減為右值
++i 是對(duì) i 加1后,返回 i,所以 ++i 的結(jié)果是具名的,就是 i。而 i++ 是對(duì) i 進(jìn)行一次拷貝,將拷貝得到的值作為返回結(jié)果,然后再對(duì) i 加1,所以 i++ 是不具名的。
&i; // 得到 i 的地址
&++i; // 是允許的,返回和 &i 一樣的結(jié)果
&i++; // 是非法的
解引用表達(dá)式*p是左值,取地址表達(dá)式&a是純右值。
p 得到的是指向p指向的實(shí)體,&(p)得到的是這一實(shí)體的地址,也就是 p 的值。而 &p 得到的是 p 的地址,相當(dāng)于 unsigned int 型的字面量,是右值(&(&p) 是非法的)。具名的右值引用是左值,不具名的右值引用是右值。
函數(shù)內(nèi)的形參都是左值, void f(int&& val) val 是右值引用,但是本身是左值。
臨時(shí)對(duì)象都是右值。
二、std::move
std::move(t)
std::move 用于指示對(duì)象 t 可以“被移動(dòng)”,即允許 t 到另一對(duì)象的有效率的資源傳遞。特別地,std::move 生成標(biāo)識(shí)其參數(shù) t 的亡值表達(dá)式。它準(zhǔn)確地等價(jià)于到右值引用類(lèi)型地 static_cast。
系統(tǒng)建議,調(diào)用 std::move(t) 后,除了對(duì) t 進(jìn)行賦值 或者 銷(xiāo)毀操作,后續(xù)將不再對(duì)對(duì)象 t 進(jìn)行其他操作(但是實(shí)際上仍然可以進(jìn)行操作,雖然有可能出現(xiàn)異常)。
- std::move(val) 能將左值強(qiáng)制轉(zhuǎn)為右值,被右值引用綁定(但是 val 本身還是左值,只是 std::move(val)返回的值類(lèi)別為右值)
int main()
{
int i = 0;
int&& r = std::move(i); // i 通過(guò) move 轉(zhuǎn)換為右值,綁定到了右值引用 r 上
cout << &i << endl;
cout << &r << endl; // r 綁定到對(duì)象 i 上,二者的地址相同
i = 10; // i 本身還是左值,還是可以對(duì)其進(jìn)行操作,但是不建議再對(duì)其操作
}
- 通過(guò) dst = std::move(src) 進(jìn)行賦值、復(fù)制操作時(shí),會(huì)觸發(fā)移動(dòng)構(gòu)造函數(shù)、移動(dòng)運(yùn)算符的調(diào)用,將對(duì)象 src 的數(shù)據(jù)移動(dòng)至對(duì)象 dst。 注意這里的數(shù)據(jù)移動(dòng),并不是 std::move(src) 做的,move 只是單純地將左值強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為右值。 數(shù)據(jù)的移動(dòng),是在移動(dòng)構(gòu)造函數(shù),移動(dòng)運(yùn)算符重載 中實(shí)現(xiàn)的。
int main()
{
string src = "hello world";
string dst = std::move(src); // 觸發(fā)移動(dòng)構(gòu)造函數(shù)
cout << dst << endl; // src 的數(shù)據(jù),被移動(dòng)到 dst。此時(shí) dst == "hello world"
cout << src << endl; // src == ""
std::move(dst); // 單純調(diào)用 move 并不會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)的移動(dòng)
string&& dst2 = std::move(dst); // 通過(guò) move 右值引用也不會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)的移動(dòng)
// 因?yàn)闆](méi)有新的對(duì)象產(chǎn)生,不會(huì)調(diào)用到移動(dòng)構(gòu)造函數(shù)
cout << dst << endl;
return 0;
}
string 的移動(dòng)構(gòu)造函數(shù)的實(shí)現(xiàn):
#if __cplusplus >= 201103L
/**
* @brief Move construct string.
* @param __str Source string.
*
* The newly-created string contains the exact contents of @a __str.
* @a __str is a valid, but unspecified string.
**/
basic_string(basic_string&& __str)
#if _GLIBCXX_FULLY_DYNAMIC_STRING == 0
noexcept // FIXME C++11: should always be noexcept.
#endif
: _M_dataplus(__str._M_dataplus)
{
#if _GLIBCXX_FULLY_DYNAMIC_STRING == 0
__str._M_data(_S_empty_rep()._M_refdata());
#else
__str._M_data(_S_construct(size_type(), _CharT(), get_allocator()));
#endif
}