左值右值的一点总结
再次来写左值右值相关的东西我的内心是十分惴惴不安的，一来这些相关的概念十分不好理解，二来网上相关的文章实在太多了，多少人一看这类题目便大摇其头，三来也怕说不清反而误导了别人，反复纠缠这些似乎无关大雅的语言细节实在也有成为 language lawyer 之嫌。但我还是决定再总结一次，因为这是我一直以来学习新东西的一种方式，只有把学到的东西真正写清楚说明白了才是真的理解了，再者也希望自己的经验总结能帮助到有同样困惑的人。
左值右值
我们一直说左值右值，从 c++ 的术语角度来看，这其实并不十分准确，确切地说应该是左值表达式，右值表达式：表达式是有值的，值是有类型的，值是动态的，类型是静态的，这是基本的概念。而我们说的左值右值，是对值的一种分类，这两个称呼也是从 c 时代遗传下来的：左值是指能出现在等号左边的值，右值是指只能出现在等号右边的值。简单来说，左值就是我们平时定义的变量，右值就是一些临时变量。但到了 c++11，这个分类被细化扩充了，如下所示[N3690,3.10.1]:
因此：
一个表达式要么是一个 glvalue(generalized lvalue)，要么是一个 rvalue；一个 glvalue 要么是一个 lvalue，要么是一个 xvalue(expiring value)；一个 rvalue 要么是一个 xvalue，要么是一个 prvalue (pure rvalue)。
乍一看好像情况变得好复杂，其实不是，图中所说 lvalue 与 c 时代的 lvalue 几乎表达一个意思(不妨称为纯左值)，prvalue 与 c 时代的 rvalue 也几乎表达一个意思，所谓纯右值 (pure rvalue)，只是多了一个 xvalue，一个介于纯左传与纯右值之间的奇怪物种。本质上来说，xvalue 是 c 时代的 lvalue，它不是中间变量临时变量之类的没有名字的纯右值，之所以再创造出这样一个新的值类型是因为有些时候，我们希望能够将一个纯左值当成临时变量(纯右值)一样来使用，这种被当成纯右值来使用的左值就是 xvalue，说起来很绕，本质上 xvalue 就是一些从程序逻辑上看要 "过时" 的变量(expiring value)，它的名字也正是取义自这里。
xvalue 只能通过两种方式来获得，这两种方式都涉及到将一个左值赋给（转化为）一个右值引用[N3690,3.10.1]：
- 强制类型转化为右值引用，如
static_cast<T&&>(t);该表达式得到一个 xvalue。 - 返回类型为右值引用的函数调用，如,
T&& fun() { return t; };， 则调用 fun() 时， 返回一个 xvalue。
对于第 2 点，有一个与之类似的写法值得大家注意：如果一个函数的返回类型是左值引用，那么调用这个函数得到的返回值将是一个 lvalue[N3690,3.10.1]，之所以特别地说这个事，是因为如果一个函数的返回值不是引用类型，那调用这个函数得到的结果将是一个临时变量，是个右值，而且是纯右值(prvalue)，嗯，不要搞昏了。
值与引用
这是另外两个容易混为一谈的概念，引用在 c++ 里是一个很特别的东西，就我的理解，确切地说引用应是一种类型，和 int, float 等类似，比如说 T& t = v;, 则 t 是一个变量，它的类型是引用，指向一个左值，因此也称为左值引用，所以 t 本身是一个左值，类型是一个左值引用。与此相对应，我们也有右值引用: T&& t2 = fun();，同样的 t2 是一个左值，但它的类型是右值引用。所以，我们平时说的"引用"确切来说应该称作"引用变量"才准确，与"整型变量","字符变量"相对(N3690, 8.5.3.1)。当然引用变量这个说法比较牵强(甚至有些政治不正确)，毕竟它和一般变量相比实在太不相似了，比如它一般不占内存，比如对它取地址，得到的不是变量本身的地址，比如定义时必须初始化，且不能再次被赋值等等特殊之处，怎么看都是异类。很多人倾向于把引用与指针并论来理解，它们其实也不一样，虽然实现上基本可以认为引用是一个由编译器自动帮你解引用(deference)的指针。
需要注意的是，左值引用变量只能用左值(lvalue)来初始化，右值引用变量只能用右值(xvalue 及 prvalue)来初始化，唯一的例外是 const 类型的左值引用，它既能接受左值，也能接受右值。值得注意的是，引用对临时变量的生命周期是有影响的，如前面所说，临时变量是右值，当一个临时变量被一个引用(const 左值引用或右值引用)指向时，它的生命周期会被延长[N3690,12.2.5]。
关于右值引用，还有一个很容易让人迷惑的语义需要说一说，写法上定义一个右值引用变量的语法如右所示:some_type&& rv_ref = some_rvalue;，但这里要求 somt_type 必须是一个具体的完整的类型，而不能是模板参数，auto，或 decltype 等需要推导的类型，如果 T 是一个需要推导的类型，则 T&& u_t_ref 称为 universal reference 或 forwarding reference，根据 reference collapsing 原则及右值引用推导原则，u_t_ref 最后既可能是左值引用也可能是右值引用，具体可以参看这里[1]。
move 与 forward
接下来是很多人特别关心的 std::move() 与 std::forward()，对这俩恰恰想总结的却不多，总的来说，以我的浅见，std::move() 的主要作用是将一个左值转为 xvalue, 它的实现，本质上就是一个 static_cast<>。而 std::forward() 则是用来配合 forwarding reference 实现完美转发，它主要的作用是将一个类型为引用(左值引用或右值引用)的左值（引用这个变量本身)，转化为它的类型所对应的值类型（解引用?)，这个说法实在是太无法理解太不知所云了，所以我放弃用自己的话来解释了，请参看 cppreference 上的例子。
move 语义
move 语义是一个大家一定要注意，接受，掌握，并理解好的东西。过去使用 c++ 98/03 我们常说 rule of three，即是：如果一个类定义了析构函数，拷贝构造函数，赋值构造函数之一，那么这三个函数都应该要明确定义，目的是为了确保该类的拷贝语义被正确地处理。
到了 c++11，这个 rule of three 得改成 rule of five。我们知道，一个类如果定义了拷贝构造函数和赋值构造函数，则我们称它为 copyable 的类。同理，如果一个类定义了 move constructor 和 move assignment operator，那么我们称它为 movable 的类。从使用上来说，右值引用是一个很 tricky 的东西，它的正确使用场合应该只有两个：一个是为自定义类型实现 move 语义，一个是配合 forwarding reference 来实现完美转发。当你考虑写一个以右值引用作为参数类型的一般函数时，往往这是错误的开始，正确的作法是为相应的类型定义 move 语义，具有 move 语义的类型在作为参数传递时，要么直接传值(sink parameter)，要么传 const 左值引用(read only)，根本不需要右值引用这种 tricky 的东西.[2]
因此，能够在适当时候为自定义类型实现 move 语义是一个基本素质，就正如以前处理 copy 语义一样(会不会将一个类继承自 boost::noncopyable 也是基本素质)。STL 中所有的容器算法都妥善定义了对适用类型 move 语义的要求，如只适用于 copyable，或只适用于 movable 等，容器本身更都是 movable 的。一般来说，move 是一个更轻量的操作，对容器其实更友好（内部 copy 可以改为 move，效率更高)，比如 vector<>，以前要求其所保存类型必须 copyable，现在 c++11 以后，只 movable(且 noexcept)的类型也被允许了(当然此时用户就不能调用那些需要 copy 的操作了)。所以，明确定义好自定义类型的 move 语义，意义是很大的。
