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C++編程之?std::forward使用例子

更新時(shí)間：2023年03月18日 09:36:38 作者：ZHAOCHENHAO-

std::forward?是一個(gè)?C++11?中的模板函數(shù)，其主要作用是在模板函數(shù)或模板類中，將一個(gè)參數(shù)以“原樣”（forward）的方式轉(zhuǎn)發(fā)給另一個(gè)函數(shù)，這篇文章主要介紹了C++編程之?std::forward,需要的朋友可以參考下

std::forward 是一個(gè) C++11 中的模板函數(shù)，其主要作用是在模板函數(shù)或模板類中，將一個(gè)參數(shù)以“原樣”（forward）的方式轉(zhuǎn)發(fā)給另一個(gè)函數(shù)。通常情況下，該函數(shù)被用于實(shí)現(xiàn)完美轉(zhuǎn)發(fā)（perfect forwarding）。

完美轉(zhuǎn)發(fā)是指，一個(gè)函數(shù)或類模板可以將其參數(shù)原封不動(dòng)地轉(zhuǎn)發(fā)給另一個(gè)函數(shù)或類模板，同時(shí)保持被轉(zhuǎn)發(fā)參數(shù)的左右值特性（lvalue 或 rvalue）。它在實(shí)現(xiàn)泛型編程時(shí)非常有用，因?yàn)樗梢员苊庵貜?fù)編寫代碼，同時(shí)提高代碼的可復(fù)用性。

在 C++ 中，函數(shù)參數(shù)可以是左值引用（lvalue reference）或右值引用（rvalue reference）。對于一個(gè)模板函數(shù)或類模板，當(dāng)傳遞一個(gè)參數(shù)時(shí)，如果該參數(shù)是左值，那么傳遞的就是一個(gè)左值引用；如果該參數(shù)是右值，那么傳遞的就是一個(gè)右值引用。

通常情況下，在將參數(shù)轉(zhuǎn)發(fā)給其他函數(shù)時(shí)，我們需要保留原始參數(shù)的左右值特性。這就是 std::forward 函數(shù)的作用，它可以將一個(gè)參數(shù)的左右值特性原封不動(dòng)地轉(zhuǎn)發(fā)給其他函數(shù)。

下面是一個(gè)使用 std::forward 的例子：

#include <iostream>
#include <utility>

void func(int& x) {
    std::cout << "lvalue reference: " << x << std::endl;
}

void func(int&& x) {
    std::cout << "rvalue reference: " << x << std::endl;
}

template<typename T>
void wrapper(T&& arg) {
    func(std::forward<T>(arg));
}

int main() {
    int x = 42;
    wrapper(x);  // lvalue reference: 42
    wrapper(1);  // rvalue reference: 1
    return 0;
}

在上面的例子中，我們定義了兩個(gè)函數(shù) func，一個(gè)接受左值引用，另一個(gè)接受右值引用。然后我們定義了一個(gè)模板函數(shù) wrapper，它的參數(shù)是一個(gè)完美轉(zhuǎn)發(fā)引用（perfect forwarding reference） T&&。在 wrapper 函數(shù)中，我們使用 std::forward 函數(shù)將參數(shù) arg 轉(zhuǎn)發(fā)給 func 函數(shù)。通過使用 std::forward，我們可以確保 func 函數(shù)接收到的參數(shù)的左右值特性與原始參數(shù)保持一致。

當(dāng)向wrapper里面?zhèn)魅離的時(shí)候，wrapper推導(dǎo)認(rèn)為 T是一個(gè)左值引用int &，通過引用折疊原則（看萬能引用文章）int && + & = int &，相當(dāng)于wrapper(int& arg)，同時(shí)我們知道了T推導(dǎo)為int&，那么在向func傳遞的時(shí)候，就是func(std::forward<int&> (arg)) ，那么func會(huì)以左值引用的形式 func(int& x) 調(diào)用arg。
當(dāng)向wrapper里面?zhèn)魅?的時(shí)候，wrapper推導(dǎo)認(rèn)為T是一個(gè)右值引用int&& ，通過引用折疊原則，int && + && =int&& ，相當(dāng)于wrapper(int&& arg)，同時(shí)我們知道了T推導(dǎo)為int&&，那么在向func傳遞的時(shí)候，就是func(std::forward<int&&>(arg))，那么func會(huì)以左值引用的形式func(int&& x)調(diào)用arg。

簡單來說，當(dāng)傳遞給 wrapper 函數(shù)的參數(shù)是右值時(shí)，T 會(huì)被推導(dǎo)為右值引用類型 int&&，此時(shí) std::forward(arg) 的返回值類型為 int&&，將會(huì)調(diào)用 func(int&&)。當(dāng)傳遞給 wrapper 函數(shù)的參數(shù)是左值時(shí)，T 會(huì)被推導(dǎo)為左值引用類型 int&，此時(shí) std::forward(arg) 的返回值類型為 int&，將會(huì)調(diào)用 func(int&)。

當(dāng)我們把std::forward去掉的話，那么當(dāng)傳入一個(gè)具名變量參數(shù)時(shí)，func會(huì)認(rèn)為這個(gè)值就是是一個(gè)左值。當(dāng)傳入一個(gè)臨時(shí)變量（不具名變量）參數(shù)的時(shí)候，func會(huì)認(rèn)為這個(gè)值就是一個(gè)右值。

#include <iostream>
#include <utility>

void func(int&& x) {
    std::cout << "rvalue reference: " << x << std::endl;
}

void func(int& x) {
    std::cout << "lvalue reference: " << x << std::endl;
}

template<typename T>
void wrapper(T&& arg) {
    func(arg);
    func(1);
}

int main() {
    int x = 42;
    wrapper(x);  // lvalue reference: 42
    wrapper(10);  // rvalue reference: 1
    return 0;
}

輸出：