C++11語法之右值引用的示例講解

第C++11語法之右值引用的示例講解目錄一、{}的擴(kuò)展initializer_list的講解：二、C++11一些小的更新decltypenullptr范圍for新容器三、右值引用右值真正的用法完美轉(zhuǎn)發(fā)默認(rèn)成員函數(shù)總結(jié)

一、{}的擴(kuò)展

在原先c++的基礎(chǔ)上，C++11擴(kuò)展了很多初始化的方法。

#includeiostream

usingnamespacestd;

structA

int_x;

int_y;

intmain()

inta[]={1,2,3,4,5};

inta1[]{1,2,3,4,5};

int*p=newint[5]{1,2,3,4,5};

Ab={1,2};//初始化

Ab2[5]{{1,1},{2,2},{3,3},{4,4},{5,5}};

A*pb=newA{1,2};

A*pb2=newA[5]{{1,1},{2,2},{3,3},{4,4},{5,5}};

return0;

結(jié)果：

全部初始化正常，vs下指針后面跟數(shù)字可以表示顯示多少個(gè)。

除了上面的new[]{}我認(rèn)為是比較有意義的，很好的解決了new的對(duì)象沒有構(gòu)造函數(shù)又需要同時(shí)創(chuàng)建多個(gè)對(duì)象的場景。

除了上面的，下面的這種方式底層實(shí)現(xiàn)不相同。

initializer_list的講解：

vectorintv{1,2,3,4};

跳轉(zhuǎn)initializer_list實(shí)現(xiàn)

實(shí)際上上面就是通過傳參給initializer_list對(duì)象，這個(gè)對(duì)象相當(dāng)于淺拷貝了外部的{1，2，3，4}的頭指針和尾指針，這樣vector的構(gòu)造函數(shù)就可以通過迭代器遍歷的方式一個(gè)個(gè)的push_back到自己的容器當(dāng)中。上述過程initializer_list是很高效的，因?yàn)樗簧婕皽\拷貝指針和一個(gè)整形。

#includeiostream

templateclassT

classinitializer_list

public:

typedefTvalue_type;

typedefconstTreference;//注意說明該對(duì)象永遠(yuǎn)為const，不能被外部修改！

typedefconstTconst_reference;

typedefsize_tsize_type;

typedefconstT*iterator;//永遠(yuǎn)為const類型

typedefconstT*const_iterator;

private:

iterator_M_array;//用于存放用{}初始化列表中的元素

size_type_M_len;//元素的個(gè)數(shù)

//編譯器可以調(diào)用private的構(gòu)造函數(shù)?。?！

//構(gòu)造函數(shù)，在調(diào)用之前，編譯會(huì)先在外部準(zhǔn)備好一個(gè)array，同時(shí)把a(bǔ)rray的地址傳入模板

//并保存在_M_array中

constexprinitializer_list(const_iterator__a,size_type__l)

:_M_array(__a),_M_len(__l){};//注意構(gòu)造函數(shù)被放到private中！

constexprinitializer_list():_M_array(0),_M_len(0){}//emptylist，無參構(gòu)造函數(shù)

//size()函數(shù)，用于獲取元素的個(gè)數(shù)

constexprsize_typesize()constnoexcept{return_M_len;}

//獲取第一個(gè)元素

constexprconst_iteratorbegin()constnoexcept{return_M_array;}

//最后一個(gè)元素的下一個(gè)位置

constexprconst_iteratorend()constnoexcept

returnbegin()+_M_len;

而{}初始化，和{}調(diào)用initializer_list組合起來是可以讓初始化變得方便起來的，下面的m0用了initializer_list進(jìn)行初始化，但還是比較麻煩。但m1用了{(lán)}進(jìn)行單個(gè)對(duì)象初始化加initializer_list的組合之后變得方便快捷起來。

#includemap

intmain()

mapint,intm0={pairint,int(1,1),pairint,int(2,2),pairint,int(3,3)};

mapint,intm1={{1,1},{2,2},{3,3}};

return0;

小總結(jié)：

一個(gè)自定義類型調(diào)用{}初始化，本質(zhì)是調(diào)用對(duì)應(yīng)的構(gòu)造函數(shù)；自定義類型對(duì)象可以使用{}初始化，必須要有對(duì)應(yīng)的參數(shù)類型和個(gè)數(shù)；STL容器支持{}初始化，則容器必須有一個(gè)initializer_list作為參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)。

二、C++11一些小的更新

auto：

定義變量前加auto表示自動(dòng)存儲(chǔ)，表示不用管對(duì)象的銷毀，但是默認(rèn)定義的就是自動(dòng)類型，所以這個(gè)關(guān)鍵字后面就不這樣用了，C++11中改成了自動(dòng)推導(dǎo)類型。

#includecstring

intmain()

inti=10;

autop=

autopf=strcmp;

couttypeid(p).name()endl;

couttypeid(pf).name()endl;

return0;

結(jié)果：

int*

int(__cdecl*)(charconst*,charconst*)

decltype

auto只能推導(dǎo)類型，但推導(dǎo)出來的類型不能用來定義對(duì)象，decltype解決了這點(diǎn)，推導(dǎo)類型后可以用來定義對(duì)象。

decltype(表達(dá)式，變量)，不能放類型！

#includecstring

intmain()

inti=10;

autop=

autopf=strcmp;

decltype(p)pi;//int*

pi=

cout*piendl;//10

return0;

nullptr

NULL在C中是0，是int類型。C++11添加nullptr表示((void*)0)，避免匹配錯(cuò)參數(shù)。

范圍for

支持迭代器就支持范圍for

新容器

array，沒啥用，靜態(tài)的數(shù)組，不支持push_back，支持方括號(hào)，里面有assert斷言防止越界，保證了安全。

foward_list，沒啥用，單鏈表，只能在節(jié)點(diǎn)的后面插入。

unordered_map，很有用，后面講

unordered_set，很有用，后面講

三、右值引用

左值

作指示一個(gè)數(shù)據(jù)表達(dá)式（變量名或解引用的指針）。

左值可以在賦值符號(hào)左右邊，右值不能出現(xiàn)在賦值符號(hào)的左邊。

const修飾符后的左值，不能給他賦值，但是可以取他的地址。左值引用就是給左值的引用，給左值取別名。

左值都是可以獲取地址，基本都可以可以賦值

但const修飾的左值，只能獲取地址，不能賦值。

右值？

右值也是一個(gè)數(shù)據(jù)的表達(dá)式，如字面常量，表達(dá)式返回值，傳值返回的函數(shù)的返回值（不能是左值引用返回）。右值不能取地址，不能出現(xiàn)在賦值符號(hào)的左邊。

關(guān)鍵看能不能取地址

給右值取別名就用右值引用，右值引用是左值了，放在賦值符號(hào)的左邊了。

右值不能取地址，但是給右值引用后，引用的變量是可以取地址的,并且可以修改！

右值引用存放的地方在棧的附近。

intmain()

intrra=10;

//不想被修改constintrra

coutrraendl;

rra=100;

return0;

左值引用總結(jié)：

左值引用只能引用左值，不能引用右值。但是const修飾的左值引用既可以引用左值，又可以引用右值。在沒有右值引用的時(shí)候就必須采用這種方式了。左值最重要的特征是都可以取地址，即使自定義類型也有默認(rèn)的取地址重載。

右值引用總結(jié)：

右值引用只能引用右值，不能引用左值。

右值引用可以引用move以后的左值。

左值引用可以接著引用左值引用，右值引用不可以。

原因：右值引用放到左邊表示他已經(jīng)是一個(gè)左值了，右值引用不能引用左值！

intmain()

inta=10;

intra=a;

intrb=ra;

intrra=10;

intrrb=rra;//err:無法從“int”轉(zhuǎn)換為“int"

return0;

匹配問題：

voidfunc(constinta)

cout"voidfunc(constinta)"endl;

voidfunc(inta)

cout"voidfunc(inta)"endl;

intmain()

inta=10;

func(10);

func(a);

return0;

右值在有右值引用會(huì)去匹配右值引用版本！

右值真正的用法

本質(zhì)上引用都是為了減少拷貝，提高效率。而左值引用解決了大部分的場景，但是左值引用在傳值返回的時(shí)候比較吃力，由右值引用來間接解決。

左值引用在引用傳參可以減少拷貝構(gòu)造，但是返回值的時(shí)候避免不了要調(diào)用拷貝構(gòu)造。

傳參用左值拷貝和右值拷貝都一樣，但是返回值如果用右值引用效率會(huì)高，并且通常左值引用面臨著對(duì)象出了作用域銷毀的問題。所以這就是右值引用的一個(gè)比較厲害的用法。

返回對(duì)象若出了作用域不存在，則用左值引用返回和右值引用返回都是錯(cuò)誤的。

std::move是將對(duì)象的狀態(tài)或者所有權(quán)從一個(gè)對(duì)象轉(zhuǎn)移到另一個(gè)對(duì)象，只是轉(zhuǎn)移，沒有內(nèi)存的搬遷或者內(nèi)存拷貝，所以可以提高利用效率,改善性能。所以當(dāng)作函數(shù)返回值的時(shí)候如果對(duì)象不存在左值引用和右值引用都會(huì)報(bào)錯(cuò)！

場景：返回的對(duì)象在局部域中棧上存在，返回該對(duì)象必須用傳值返回，并且有返回對(duì)象接受，這個(gè)時(shí)候編譯器優(yōu)化，將兩次拷貝構(gòu)造優(yōu)化成一次拷貝構(gòu)造。

測試用的string類

#includeassert.h

namespaceljh

classstring

public:

typedefchar*iterator;

iteratorbegin()

return_str;

iteratorend()

return_str+_size;

string(constchar*str="")

:_size(strlen(str))

,_capacity(_size)

//cout"string(char*str)"endl;

_str=newchar[_capacity+1];

strcpy(_str,str);

//s1.swap(s2)

voidswap(strings)

::swap(_str,s._str);

::swap(_size,s._size);

::swap(_capacity,s._capacity);

//拷貝構(gòu)造

string(conststrings)

:_str(nullptr)

cout"string(conststrings)--深拷貝"endl;

stringtmp(s._str);

swap(tmp);

//賦值重載

stringoperator=(conststrings)

cout"stringoperator=(strings)--深拷貝"endl;

stringtmp(s);

swap(tmp);

return*this;

//移動(dòng)構(gòu)造

/*string(strings)

:_str(nullptr)

,_size(0)

,_capacity(0)

cout"string(strings)--移動(dòng)語義"endl;

swap(s);

//移動(dòng)賦值

stringoperator=(strings)

cout"stringoperator=(strings)--移動(dòng)語義"endl;

swap(s);

return*this;

~string()

delete[]_str;

_str=nullptr;

charoperator[](size_tpos)

assert(pos_size);

return_str[pos];

voidreserve(size_tn)

if(n_capacity)

char*tmp=newchar[n+1];

strcpy(tmp,_str);

delete[]_str;

_str=tmp;

_capacity=n;

voidpush_back(charch)

if(_size=_capacity)

size_tnewcapacity=_capacity==04:_capacity*2;

reserve(newcapacity);

++_size;

_str[_size]='\0';

//stringoperator+=(charch)

stringoperator+=(charch)

push_back(ch);

return*this;

constchar*c_str()const

return_str;

private:

char*_str;

size_t_size;

size_t_capacity;//不包含最后做標(biāo)識(shí)的\0

臨時(shí)變量如果是4/8字節(jié)，通常在寄存器當(dāng)中，但是如果是較大的內(nèi)存，會(huì)在調(diào)用方的函數(shù)棧幀中開辟一塊空間用于接受，這就是臨時(shí)對(duì)象。

臨時(shí)對(duì)象存在的必要性

當(dāng)我們不需要接受返回值，而是對(duì)返回的對(duì)象進(jìn)行直接使用，這個(gè)時(shí)候被調(diào)用的函數(shù)中的對(duì)象出了函數(shù)棧幀就銷毀了，所以在棧幀銷毀前會(huì)將對(duì)象拷貝到調(diào)用方棧幀的一塊空間當(dāng)中，我們可以用函數(shù)名對(duì)這個(gè)臨時(shí)對(duì)象直接進(jìn)行操作的（通常不能修改這個(gè)內(nèi)存空間，臨時(shí)變量具有常性）。

分析下面幾組圖片代碼的效率

不可避免的，下面的這個(gè)過程必然要調(diào)用兩次拷貝構(gòu)造，編譯器對(duì)于連續(xù)拷貝構(gòu)造優(yōu)化成不生成臨時(shí)對(duì)象，由func::ss直接拷貝給main的str，我們?nèi)绻挥星懊嫠鶎W(xué)的左值引用，func中的stringss在出了func后銷毀，這個(gè)時(shí)候引用的空間被銷毀會(huì)出現(xiàn)問題，這個(gè)時(shí)候顯得特別無力。

在連續(xù)的構(gòu)造+拷貝構(gòu)造會(huì)被編譯器進(jìn)行優(yōu)化，這個(gè)優(yōu)化要看平臺(tái)，但大部分平臺(tái)都會(huì)做這個(gè)處理。

結(jié)果：

即使下面這種情況，在main接受沒有引用的情況下，依舊會(huì)調(diào)用一次拷貝構(gòu)造，跟上面并沒有起到一個(gè)優(yōu)化的作用。

結(jié)果：

解決方案：添加移動(dòng)構(gòu)造，添加一個(gè)右值引用版本的構(gòu)造函數(shù)，構(gòu)造函數(shù)內(nèi)部講s對(duì)象（將亡值）的內(nèi)容直接跟要構(gòu)造的對(duì)象交換，效率很高??！

string(strings):_str(nullptr),_size(0),_capacity(0){cout"string(strings)--移動(dòng)語義"endl;swap(s);}

有了移動(dòng)構(gòu)造，對(duì)于上面的案例就變成了一次拷貝構(gòu)造加一次移動(dòng)構(gòu)造。**編譯器優(yōu)化后將ss判斷為將亡值，直接移動(dòng)構(gòu)造str對(duì)象，不產(chǎn)生臨時(shí)對(duì)象了，就只是一次移動(dòng)構(gòu)造，效率升高！！**同理移動(dòng)賦值！

結(jié)果：

下面情況是引用+移動(dòng)構(gòu)造，但是編譯器優(yōu)化就會(huì)判斷ss出了作用域還存在，反而會(huì)拿ss拷貝構(gòu)造str，這個(gè)時(shí)候起不到優(yōu)化的作用！

結(jié)果：

以上采用將對(duì)象開辟在堆上或靜態(tài)區(qū)都能夠采用引用返回解決問題，但是有一個(gè)壞處？

引入多線程的概念，每個(gè)線程執(zhí)行的函數(shù)當(dāng)中若有大量的堆上的數(shù)據(jù)或者靜態(tài)區(qū)的數(shù)據(jù)，相當(dāng)于臨界資源變多，要注意訪問臨界資源要加鎖。而每個(gè)棧區(qū)私有棧，會(huì)相對(duì)好些

右值：

1、內(nèi)置類型表達(dá)式的右值，純右值。

2、自定義類型表達(dá)式的右值，將亡值。

將亡值：

string(strings)

:_str(nullptr)

,_size(0)

,_capacity(0)

cout"string(strings)--移動(dòng)語義"endl;

swap(s);

intmain()

ljh::stringstr=func2();

vectorljh::string

v.push_back("1234656");//傳進(jìn)去的就是右值，是用"1234656"構(gòu)造一個(gè)string對(duì)象傳入，就是典型的將亡值

移動(dòng)構(gòu)造：

將亡值在出了生命周期就要銷毀了，構(gòu)造的時(shí)候可以將資源轉(zhuǎn)移過要構(gòu)造的對(duì)象，讓將亡的對(duì)象指向NULL，相當(dāng)于替它掌管資源。移動(dòng)構(gòu)造不能延續(xù)對(duì)象的生命周期，而是轉(zhuǎn)移資源。且移動(dòng)構(gòu)造編譯器不優(yōu)化本質(zhì)是一次拷貝構(gòu)造+一次移動(dòng)構(gòu)造（從將亡值（此時(shí)返回值還是一個(gè)左值）給到臨時(shí)變量），再有臨時(shí)變量給到返回值接受對(duì)象（移動(dòng)構(gòu)造）；

編譯器優(yōu)化做第一次優(yōu)化，會(huì)將將亡值當(dāng)作右值，此時(shí)要進(jìn)行兩次移動(dòng)構(gòu)造，編譯器第二次優(yōu)化，直接進(jìn)行一次移動(dòng)構(gòu)造，去掉生成臨時(shí)對(duì)象的環(huán)節(jié)。

只有需要深拷貝的場景，移動(dòng)構(gòu)造才有意義，跟拷貝構(gòu)造一樣，淺拷貝意義不大。

move的真正意義：

表示別人可以將這個(gè)資源進(jìn)行轉(zhuǎn)移走。

intmain()

//為了防止這種情況，也要添加移動(dòng)賦值。

ljh::stringstr1;

str1="123456";

c++11的算法swap的效率跟容器提供的swap效率一樣了。

vector提供的插入的右值引用版本，就是優(yōu)化了傳右值情況，如果C++98則需要拷貝放入，而有右值就可以直接移動(dòng)構(gòu)造。兩個(gè)接口的效率差不多。

大多數(shù)容器的插入接口都做了右值引用版本！！

完美轉(zhuǎn)發(fā)

模板函數(shù)或者模板類用的即萬能引用。

模板中的不代表右值引用，而是萬能引用，其既能接收左值又能接收右值。模板的萬能引用只是提供了能夠接收同時(shí)接收左值引用和右值引用的能力。而forward才能將這種右值特性保持下去。

但是引用類型的唯一作用就是限制了接收的類型，后續(xù)使用中都退化成了左值，

此時(shí)右值在萬能引用成為左值，可能會(huì)造成本身右值可以移動(dòng)構(gòu)造，卻變成左值只能拷貝構(gòu)造了。

Fun(std::forwardT(t));才能夠保證轉(zhuǎn)發(fā)的時(shí)候值的特性

voidFun(intx){cout"左值引用"endl;}

voidFun(constintx){cout"const左值