stout代码分析之十：c++11之move和forward
stout中大量使用了c++11的特性，而c++11中move和forward大概是最神奇的特性了.
- 左值和右值的区别
int a = 0; // a是左值，0是右值 int b = rand(); // b是左值，rand()是右值
直观理解：左值在等号左边，右值在等号右边
深入理解：左值有名称，可根据左值获取其内存地址，而右值没有名称，不能根据右值获取地址。
2. 引用叠加规则
左值引用A&和右值引用A&& 可相互叠加
A& + A& = A& A& + A&& = A& A&& + A& = A& A&& + A&& = A&&
举例示例，void foo(T&& x)中，如果T是int&, x为左值语义，如果T是int&&, x为右值语义
3. 为什么要使用std::move
如果类X包含一个指向某资源的指针，在左值语义下，类X的赋值构造函数如下：
X::X(const X& other) { // .... // 销毁资源 // 复制other的资源，并使指针指向它 // ... }
应用代码如下，其中，tmp被赋给a之后，便不再使用。
X tmp; // ...经过一系列初始化... X a = tmp;
如上，执行过程按照时间顺序如下: 首先执行一次默认构造函数(tmp申请资源)，再执行一次复制构造函数(a复制资源), 最后退出作用域时再执行一次析构函数(tmp释放资源)。既然tmp迟早要被析构掉，在执行复制构造函数的时候，a能不能将tmp的资源“偷“”过来，直接为我所用？
X::X(const X& other) { // 交换this和other的资源 }
这样可以减少一次资源的创建和释放。这就是std::move所要实现的。
4. std::move的实现
std::move用于强制将左值转化为右值。其实现方式如下：
template<class T> typename remove_reference<T>::type&& std::move(T&& a) noexcept { typedef typename remove_reference<T>::type&& RvalRef; return static_cast<RvalRef>(a); }
当a为int左值(右值)时，根据引用叠加原理，T为int&, remove_reference<T> = int, std::move返回类型为int&&，即右值引用
5. std::move的使用
#include <utility> #include <iostream> #include <string> #include <vector> void foo(const std::string& n) { std::cout << "lvalue" << std::endl; } void foo(std::string&& n) { std::cout << "rvalue" << std::endl; } void bar() { foo("hello"); // rvalue std::string a = "world"; foo(a); // lvalue foo(std::move(a)); // rvalue } int main() { std::vector<std::string> a = {"hello", "world"}; std::vector<std::string> b; b.push_back("hello"); b.push_back(std::move(a[1])); std::cout << "bsize: " << b.size() << std::endl; for (std::string& x: b) std::cout << x << std::endl; bar(); return 0; }
6. 为什么要使用std::forward
首先看下面这段代码：
#include <utility> #include <iostream> void bar(const int& x) { std::cout << "lvalue" << std::endl; } void bar(int&& x) { std::cout << "rvalue" << std::endl; } template <typename T> void foo(T&& x) { bar(x); bar(std::forward<T>(x)); } int main() { int x = 10; foo(x); foo(10); return 0; }
执行foo(10)：首先进入函数foo, 执行bar(x), 输出"lvalue"。这里有点不合常理，10明明是一个右值，为什么这里输出"lvalue"呢？这是因为10只是作为一个foo的右值参数，但是在foo函数内部，x却是一个有名字的变量，因此10是bar(x)的左值参数。但是我们想延续10的左值语义，怎么办呢？std::forward就派上了用场。
总而言之，std::forward的目的就是保持std::move的语意。
7. std::forwar的实现
template<typename T, typename Arg> shared_ptr<T> factory(Arg&& arg) { return shared_ptr<T>(new T(std::forward<Arg>(arg))); }
template<class S> S&& forward(typename remove_reference<S>::type& a) noexcept { return static_cast<S&&>(a); }
X x;
factory<A>(x);
如果factory的输入参数是一个左值 => Arg = X& => std::forward<Arg> = X&, 这种情况下，std::forward<Arg>(arg)仍然是左值。
相反，如果factory输入参数是一个右值 => Arg = X => std::forward<Arg> = X, 这种情况下，std::forward<Arg>(arg)是一个右值。
8. std::forward的使用
直接上码，如果前面都懂了，相信这段代码的输出结果也能猜个八九不离十了。
#include <utility> #include <iostream> void overloaded(const int& x) { std::cout << "[lvalue]" << std::endl; } void overloaded(int&& x) { std::cout << "[rvalue]" << std::endl; } template <class T> void fn(T&& x) { overloaded(x); overloaded(std::forward<T>(x)); } int main() { int i = 10; overloaded(std::forward<int>(i)); overloaded(std::forward<int&>(i)); overloaded(std::forward<int&&>(i)); fn(i); fn(std::move(i)); return 0; }
