良许Linux教程网 干货合集 不知道这些，别说你会C++

不知道这些，别说你会C++

作者: 良许 183阅读 0评论

左值的本质

在C++编程语言中，左值（Lvalue）代表着那些被赋予标识符（即变量名）的表达式，这意味着它们可以接受赋值操作。左值持有着稳定的内存地址，这使得它们能够在程序中被准确地引用和修改。典型情况下，左值所指代的是实际的对象或变量，其在编程中具有重要的意义。

左值的独特属性

  1. 地址可取性： 左值拥有持久的内存地址，因此可以通过取地址运算符 & 来获取其地址信息。

  2. 可变性： 左值通常是可变的，这意味着它们可以接受新值的赋予操作，从而修改其所持有的内容。

  3. 左值引用绑定： 左值可以与左值引用（Lvalue Reference）相关联，这种关联使得对左值的修改成为可能。

左值的实例

以下是一些关于左值的典型示例：

int x = 10;      // x 是左值，具有标识符，可以被赋值
int* ptr = &x;   // &x 是左值，可以取地址
int& ref = x;    // x 是左值，可以被绑定到左值引用

在这个示例中，x、&x、以及 ref 都是左值，因为它们都具有标识符，并且可以被赋值或绑定到引用。

左值通常用于表示具体的对象或变量，是 C++ 中最常见的表达式类型之一。左值可以被传递给函数、赋值给其他变量，或者被引用和修改。

右值

在 C++ 中，右值（Rvalue）是指无法取地址或临时的表达式，通常是不具有标识符的临时对象、字面量、表达式的计算结果等。右值是一种临时的、一次性的值，它们通常在语句执行完毕后即被销毁。

右值的特点包括：

  1. 无法取地址：右值通常是临时的对象或无法获取地址的表达式，因此不能使用取地址运算符 &。
  2. 临时性：右值通常是临时的、一次性的值，它们在语句执行完毕后即被销毁。
  3. 可以被绑定到右值引用：右值可以被绑定到右值引用（Rvalue Reference），从而允许对其进行引用和操作。

以下是一些右值的示例：

int x = 10;      // x 是左值
int y = 20;      // y 是左值
int z = x + y;   // x + y 是右值，是一个临时的表达式
int&& rref = x + y;  // x + y 是右值，可以被绑定到右值引用

在这个示例中，x、y 是左值，因为它们具有标识符，并且可以被引用和修改。x + y 是一个右值，因为它是一个临时的表达式，无法取地址，并且在语句执行完毕后即被销毁。

右值通常用于表示临时的值或表达式的计算结果，例如函数返回的临时对象、表达式的计算结果等。右值引用（Rvalue Reference）是 C++11 中引入的新特性，可以用于实现移动语义和完美转发等高级功能。

左值引用

在 C++ 中，左值引用（Lvalue Reference）是一种引用类型，用于引用对象，并且只能绑定到左值（Lvalue）。左值是指可以取地址的表达式，通常是具有标识符（变量名）的对象，例如变量、函数返回的变量、成员或数组元素等。

左值引用的声明语法是在类型名称前加上 & 符号。例如：

int x = 10;
int& ref = x;  // ref 是 x 的左值引用

左值引用可以修改绑定的对象的值：

int x = 10;
int& ref = x;  // ref 是 x 的左值引用
ref = 20;      // 修改 x 的值为 20

左值引用的主要用途包括：

  1. 作为函数参数，用于传递可修改的参数，并且避免复制大对象的开销：

    void func(int& x) {
    x = 100;
}

int main() {
    int x = 10;
    func(x);  // 将 x 传递给 func 函数，可以修改 x 的值
    return 0;
}

  2. 在函数返回值中，用于返回引用类型，允许函数返回对象的引用，并允许使用该引用进行后续操作：

    int& getRef() {
    static int x = 10;
    return x;
}

int main() {
    int& ref = getRef();  // 获取 getRef 返回的引用
    ref = 20;             // 修改 getRef 返回的对象的值
    return 0;
}

左值引用与右值引用（Rvalue Reference）相对应。左值引用绑定到左值，而右值引用绑定到右值。左值引用在 C++ 中广泛用于传递参数和返回引用类型的函数，是 C++ 中重要的语言特性之一。

右值引用

在 C++ 中，右值引用（Rvalue Reference）是一种引用类型，用于引用右值（Rvalue）。右值是指临时对象、常量、表达式等不具有标识符的对象，例如字面量、函数返回的临时对象、表达式的计算结果等。

右值引用的声明语法是在类型名称前加上 && 符号。例如：

int&& rref = 10;  // rref 是一个右值引用，绑定到一个临时对象

右值引用主要用于以下两个方面：

  1. 移动语义（Move Semantics）： 右值引用使得在对象间转移资源变得更加高效。通过移动构造函数和移动赋值运算符，可以将对象的资源从一个临时对象转移到另一个对象，而不是进行深拷贝。

    // 移动构造函数
MyClass(MyClass&& other) noexcept {
    // 转移资源
}

// 移动赋值运算符
MyClass& operator=(MyClass&& other) noexcept {
    if (this != &other) {
        // 释放当前资源
        // 转移资源
    }
    return *this;
}

  2. 完美转发（Perfect Forwarding）： 右值引用还用于实现完美转发，即在函数模板中保留参数的值类别。通过使用右值引用作为参数，可以将参数的值类别（左值或右值）传递给函数模板的实例。

    template
void func(T&& arg) {
    // arg 是一个通用引用，可以接受左值或右值
}

右值引用的引入使得 C++ 中能够更加高效地处理临时对象和移动语义，从而提高程序的性能和效率。右值引用通常与移动语义和完美转发一起使用，是现代 C++ 中的重要语言特性之一。

纯右值

在 C++ 中，纯右值（Pure Rvalue）是指临时对象、字面量、表达式的计算结果等不具有标识符的右值。纯右值是右值的一种特殊形式，它们不能被修改，也不能被绑定到左值引用。纯右值通常用于初始化或传递给右值引用的参数。

纯右值的特点包括：

  1. 不能取地址：纯右值是临时对象或无法获取地址的对象，因此不能使用取地址运算符 &。
  2. 不能被修改：纯右值通常是常量，因此不能被修改。
  3. 不能被绑定到左值引用：纯右值只能绑定到右值引用，不能被绑定到左值引用。

下面是一些示例，展示了不同类型的纯右值：

int main() {
    // 字面量是纯右值
    int&& rref1 = 10;

    // 表达式的计算结果是纯右值
    int&& rref2 = 2 + 3;

    // 临时对象是纯右值
    int&& rref3 = std::move(10);

    // 函数返回的临时对象是纯右值
    std::string&& rref4 = getString();

    return 0;
}

在这个示例中，10、2 + 3、std::move(10)、以及 getString() 返回的临时对象都是纯右值，它们可以绑定到右值引用，但不能绑定到左值引用。

纯右值通常用于传递给右值引用的参数，以便实现移动语义、完美转发等操作。纯右值的引入使得 C++ 中能够更加高效地处理临时对象和表达式的计算结果，从而提高程序的性能和效率。

将亡值

C++中的将亡值（Rvalue Reference）是指一个既可以作为右值又可以作为左值的表达式。将亡值通常出现在右值引用的上下文中，它允许用户显式地将右值引用绑定到一个表达式，并允许该表达式被修改或传递到需要右值引用参数的函数。

将亡值的引入主要是为了支持移动语义（Move Semantics），它使得在对象间转移资源变得更加高效。通过将资源从临时对象转移到另一个对象，可以避免不必要的深拷贝，提高程序的性能和效率。

以下是一些将亡值的常见情况：

  1. 使用 std::move 转移资源： std::move 是一个标准库函数，用于将一个左值转换为一个将亡值（右值引用）。这通常用于将对象的所有权从一个对象转移到另一个对象，例如在移动构造函数和移动赋值运算符中。

    std::vector vec1 = {1, 2, 3};
std::vector vec2 = std::move(vec1);  // vec1 被转换为将亡值

  2. 使用右值引用绑定到临时对象： 当一个临时对象作为右值引用的参数时，它会被认为是一个将亡值。这通常用于传递临时对象给需要右值引用参数的函数。

    void foo(std::vector&& vec) {
    // 处理右值引用参数
}

foo(std::vector{1, 2, 3});  // 临时对象作为将亡值传递给 foo 函数

  3. 在返回语句中返回右值引用： 函数可以返回一个右值引用，将函数返回的对象绑定到一个将亡值。

    std::vector&& getVector() {
    return std::vector{1, 2, 3};  // 返回临时对象的右值引用
}

std::vector&& vec = getVector();  // vec 绑定到将亡值

将亡值的引入使得 C++ 中能够更加高效地处理对象间的资源转移，从而提高程序的性能和效率。

移动语义

移动语义（Move Semantics）是 C++11 引入的一个重要特性，旨在提高程序性能和资源利用率。它通过将资源（如内存、文件句柄等）从一个对象移动到另一个对象，而不是进行深拷贝，来减少不必要的资源消耗。

移动语义的核心概念是右值引用（Rvalue Reference），它允许将临时对象和将被销毁的对象的资源转移给另一个对象，而不是复制资源。通过移动语义，可以实现高效的资源管理和对象转移。

移动构造函数和移动赋值运算符

为了实现移动语义，通常需要定义移动构造函数和移动赋值运算符。移动构造函数接受一个右值引用参数，并将资源从传入的对象转移到当前对象。移动赋值运算符也接受一个右值引用参数，并在转移资源之前释放当前对象的资源。

以下是一个示例：

class MyObject {
public:
    // 移动构造函数
    MyObject(MyObject&& other) noexcept {
        // 转移资源
    }

    // 移动赋值运算符
    MyObject& operator=(MyObject&& other) noexcept {
        if (this != &other) {
            // 释放当前资源
            // 转移资源
        }
        return *this;
    }
};

std::move 函数

std::move 是一个用于将左值转换为右值引用的函数模板。它用于显式地表示将资源移动到另一个对象，而不是进行复制。std::move 并不实际移动资源，而只是将左值转换为右值引用，使得移动构造函数或移动赋值运算符得以调用。

MyObject obj1;
MyObject obj2 = std::move(obj1);  // 调用移动构造函数，将 obj1 的资源转移到 obj2

使用场景

移动语义通常用于以下情况：

  • 当临时对象需要传递给函数时，避免进行深拷贝，提高性能。
  • 在容器中插入临时对象时，避免进行深拷贝，提高插入的效率。
  • 返回临时对象的函数中，避免进行深拷贝，提高函数的效率。

通过使用移动语义，可以避免不必要的资源复制和管理开销，提高程序的性能和效率。移动语义是现代 C++ 中的重要特性之一，值得深入学习和应用。

完美转发

完美转发（Perfect Forwarding）是 C++11 引入的一个重要特性，用于在函数模板中保留参数的值类别（左值或右值）。它允许将参数以原始的左值或右值形式传递给其他函数，而不会丢失参数的值类别信息。

完美转发的核心概念是使用通用引用（Universal Reference），即通过 T&& 的形式来声明参数。通用引用能够接受任意类型的参数，并根据参数的值类别来推导其类型，从而实现完美转发。

以下是一个简单的示例，展示了如何使用完美转发：

#include 
#include 

// 原始函数，接受任意类型的参数并打印
void foo(int& x) {
    std::cout "Lvalue: " "Rvalue: " 
void bar(T&& x) {
    foo(std::forward(x));
}

int main() {
    int i = 42;
    bar(i);          // 调用 foo(int&)
    bar(123);        // 调用 foo(int&&)
    bar(std::move(i));  // 调用 foo(int&&)
    return 0;
}

在这个示例中，bar 是一个函数模板，它使用了通用引用 T&& 来声明参数 x。在 bar 函数内部，使用了 std::forward(x) 来将参数完美转发给 foo 函数，保留了参数的原始值类别信息。

通过完美转发，我们可以在函数模板中保留参数的值类别信息，从而实现对任意类型参数的传递，避免了不必要的拷贝和转移。完美转发在实现泛型函数、包装器、以及标准库中的许多高级功能中都得到了广泛的应用。

返回值优化

返回值优化（Return Value Optimization，RVO）是 C++ 中的一种优化技术，用于优化函数返回值的传递过程，避免不必要的复制构造函数调用，提高程序的性能和效率。

在函数中，当返回一个临时对象时，传统的做法是创建临时对象并返回一个副本给调用者。这意味着会调用一次拷贝构造函数或移动构造函数，将临时对象的副本传递给调用者。然而，通过返回值优化，编译器可以避免创建临时对象的副本，直接将临时对象的值放置在调用者的目标对象中，从而减少了不必要的构造和析构操作。

以下是一个简单的示例，展示了返回值优化的效果：

#include 

struct MyObject {
    MyObject() {
        std::cout "Constructor" "Copy Constructor" MyObject() {
        std::cout "Destructor" createObject() {
    return MyObject();  // 返回一个临时对象
}

int main() {
    MyObject obj = createObject();  // 调用 createObject 函数并初始化 obj
    return 0;
}

在这个示例中，createObject 函数返回一个临时对象，并在 main 函数中将其初始化为 obj。如果编译器对返回值进行了优化，则会避免调用拷贝构造函数，而直接在 obj 中构造临时对象的值，从而只调用一次构造函数和一次析构函数。

返回值优化是由编译器进行的优化，可以显著提高程序的性能和效率。尽管返回值优化是一种常见的优化技术，但它并不是强制性的，具体实现可能会因编译器和编译选项的不同而有所不同。

以上就是良许教程网为各位朋友分享的Linu系统相关内容。想要了解更多Linux相关知识记得关注公众号“良许Linux”，或扫描下方二维码进行关注，更多干货等着你 ！

137e00002230ad9f26e78-265x300
本文由 良许Linux教程网 发布，可自由转载、引用，但需署名作者且注明文章出处。如转载至微信公众号，请在文末添加作者公众号二维码。
打赏 2赞
标签:
良许

作者: 良许

良许，世界500强企业Linux开发工程师，公众号【良许Linux】的作者，全网拥有超30W粉丝。个人标签：创业者，CSDN学院讲师，副业达人，流量玩家，摄影爱好者。
上一篇
下一篇

相关推荐

发表评论

联系我们

联系我们

公众号：良许Linux

在线咨询: QQ交谈

邮箱: yychuyu@163.com

关注微信
微信扫一扫关注我们

微信扫一扫关注我们

关注微博
返回顶部