C++11模板參數的“右值引用”是不是轉發引用

小編這次要給大家分享的是C++11模板參數的“右值引用”是不是轉發引用，文章內容豐富，感興趣的小伙伴可以來了解一下，希望大家閱讀完這篇文章之后能夠有所收獲。

在C++11中，&&不再只有邏輯與的含義，還可能是右值引用：

void f(int&& i);

但也不盡然，&&還可能是轉發引用：

template<typename T>
void g(T&& obj);

“轉發引用”（forwarding reference）舊稱“通用引用”（universal reference），它的“通用”之處在于你可以拿一個左值綁定給轉發引用，但不能給右值引用：

void f(int&& i) { }

template<typename T>
void g(T&& obj) { }

int main()
{
  int n = 2;
  f(1);
// f(n); // error
  g(1);
  g(n);
}

一個函數的參數要想成為轉發引用，必須滿足：

• 參數類型為T&&，沒有const或volatile；
• T必須是該函數的模板參數。

換言之，以下函數的參數都不是轉發引用：

template<typename T>
void f(const T&&);
template<typename T>
void g(typename std::remove_reference<T>&&);
template<typename T>
class A
{
  template<typename U>
  void h(T&&, const U&);
};

另一種情況是auto&&變量也可以成為轉發引用：

auto&& vec = foo();

所以寫范圍for循環的最好方法是用auto&&：

std::vector<int> vec;
for (auto&& i : vec)
{
  // ...
}

有一個例外，當auto&&右邊是初始化列表，如auto&& l = {1, 2, 3};時，該變量為std::initializer_list<int>&&類型。

轉發引用，是用來轉發的。只有當你的意圖是轉發參數時，才寫轉發引用T&&，否則最好把const T&和T&&寫成重載（如果需要的話還可以寫T&，還有不常用的const T&&；其中T是具體類型而非模板參數）。

轉發一個轉發引用需要用std::forward，定義在<utility>中：

調用g有幾種可能的參數：

• int i = 1; g(i);，T為int&，調用g(int&)；
• const int j = 2; g(j);，T為const int&，調用g(const int&)；
• int k = 3; g(std::move(k));或g(4);，T為int（不是int&&哦！），調用g(int&&)。

你也許會疑惑，為什么std::move不需要<T>而std::forward需要呢？這得從std::forward的簽名說起：

template<typename T>
constexpr T&& forward(std::remove_reference_t<T>&) noexcept;
template<typename T>
constexpr T&& forward(std::remove_reference_t<T>&&) noexcept;

調用std::forward時，編譯器無法根據std::remove_reference_t<T>反推出T，從而實例化函數模板，因此<T>需要手動指明。

但是這并沒有從根本上回答問題，或者可以進一步引出新的問題——為什么std::forward的參數不定義成T&&呢？

原因很簡單，T&&會把T&、const T&、T&&和const T&&（以及對應的volatile）都吃掉，有了T&&以后，再寫T&也沒用。

且慢，T&&參數在傳入函數是會匹配到T&&嗎？

#include <iostream>
#include <utility>

void foo(int&)
{
  std::cout << "int&" << std::endl;
}

void foo(const int&)
{
  std::cout << "const int&" << std::endl;
}

void foo(int&&)
{
  std::cout << "int&&" << std::endl;
}

void bar(int&& i)
{
  foo(i);
}

int main()
{
  int i;
  bar(std::move(i));
}

不會！程序輸出int&。在函數bar中，i是一個左值，其類型為int的右值引用。更直接一點，它有名字，所以它是左值。

因此，如果std::forward沒有手動指定的模板參數，它將不能區分T&和T&&——那將是“糟糕轉發”，而不是“完美轉發”了。

最后分析一下std::forward的實現，以下代碼來自libstdc++：

template<typename _Tp>
 constexpr _Tp&&
 forward(typename std::remove_reference<_Tp>::type& __t) noexcept
 { return static_cast<_Tp&&>(__t); }

template<typename _Tp>
 constexpr _Tp&&
 forward(typename std::remove_reference<_Tp>::type&& __t) noexcept
 {
  static_assert(!std::is_lvalue_reference<_Tp>::value, "template argument"
         " substituting _Tp is an lvalue reference type");
  return static_cast<_Tp&&>(__t);
 }

• 當轉發引用T&& obj綁定左值int&時，匹配第一個重載，_Tp即T為int&，返回類型_Tp&&為int&（引用折疊：& &、& &&、&& &都折疊為&，只有&& &&折疊為&&）；
• const int&同理；
• 當轉發引用綁定右值int&&時，匹配第二個重載，_Tp為int，返回類型為int&&；
• const int&&同理。

綜上，std::forward能完美轉發。

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