1、右值引用引入的背景
臨時(shí)對(duì)象的產(chǎn)生和拷貝所帶來(lái)的效率折損，一直是C++所為人詬病的問(wèn)題。但是C++標(biāo)準(zhǔn)允許編譯器對(duì)于臨時(shí)對(duì)象的產(chǎn)生具有完全的自由度，從而發(fā)展出了CopyElision、RVO（包括NRVO）等編譯器優(yōu)化技術(shù)，它們可以防止某些情況下臨時(shí)對(duì)象產(chǎn)生和拷貝。下面簡(jiǎn)單地介紹一下CopyElision、RVO，對(duì)此不感興趣的可以直接跳過(guò)：
（1）CopyElision
CopyElision技術(shù)是為了防止某些不必要的臨時(shí)對(duì)象產(chǎn)生和拷貝，例如：

理論上講，上述Aa=42;語(yǔ)句將分三步操作：第一步由42構(gòu)造一個(gè)A類型的臨時(shí)對(duì)象，第二步以臨時(shí)對(duì)象為參數(shù)拷貝構(gòu)造a，第三步析構(gòu)臨時(shí)對(duì)象。如果A是一個(gè)很大的類，那么它的臨時(shí)對(duì)象的構(gòu)造和析構(gòu)將造成很大的內(nèi)存開銷。我們只需要一個(gè)對(duì)象a，為什么不直接以42為參數(shù)直接構(gòu)造a呢？CopyElision技術(shù)正是做了這一優(yōu)化。
【說(shuō)明】：你可以在A的拷貝構(gòu)造函數(shù)中加一打印語(yǔ)句，看有沒(méi)有調(diào)用，如果沒(méi)有被調(diào)用，那么恭喜你，你的編譯器支持CopyElision。但是需要說(shuō)明的是：A的拷貝構(gòu)造函數(shù)雖然沒(méi)有被調(diào)用，但是它的實(shí)現(xiàn)不能沒(méi)有訪問(wèn)權(quán)限，不信你將它放在private權(quán)限里試試，編譯器肯定會(huì)報(bào)錯(cuò)。
（2）返回值優(yōu)化（RVO，ReturnValueOptimization）
返回值優(yōu)化技術(shù)也是為了防止某些不必要的臨時(shí)對(duì)象產(chǎn)生和拷貝，例如：

理論上講，上述Aa=get();語(yǔ)句將分別執(zhí)行：首先get()函數(shù)中創(chuàng)建臨時(shí)對(duì)象（假設(shè)為tmp1）,然后以tmp1為參數(shù)拷貝構(gòu)造返回值（假設(shè)為tmp2），最后再以tmp2為參數(shù)拷貝構(gòu)造a，其中還伴隨著tmp1和tmp2的析構(gòu)。如果A是一個(gè)很大的類，那么它的臨時(shí)對(duì)象的構(gòu)造和析構(gòu)將造成很大的內(nèi)存開銷。返回值優(yōu)化技術(shù)正是用來(lái)解決此問(wèn)題的，它可以避免tmp1和tmp2兩個(gè)臨時(shí)對(duì)象的產(chǎn)生和拷貝。
【說(shuō)明】：a）你可以在A的拷貝構(gòu)造函數(shù)中加一打印語(yǔ)句，看有沒(méi)有調(diào)用，如果沒(méi)有被調(diào)用，那么恭喜你，你的編譯器支持返回值優(yōu)化。但是需要說(shuō)明的是：A的拷貝構(gòu)造函數(shù)雖然沒(méi)有被調(diào)用，但是它的實(shí)現(xiàn)不能沒(méi)有訪問(wèn)權(quán)限，不信你將它放在private權(quán)限里試試，編譯器肯定會(huì)報(bào)錯(cuò)。
b）除了返回值優(yōu)化，你可能還聽(tīng)說(shuō)過(guò)一個(gè)叫具名返回值優(yōu)化（NamedReturnValueOptimization,NRVO）的優(yōu)化技術(shù)，從程序員的角度而言，它其實(shí)跟RVO同樣的邏輯。只是它的臨時(shí)對(duì)象具有變量名標(biāo)識(shí)，例如修改上述get()函數(shù)為：

想想上述修改后A類型共有幾次對(duì)象構(gòu)造？雖然#1處看起來(lái)有一次顯示地構(gòu)造，#2處看起來(lái)也有一次顯示地構(gòu)造，但如果你的編譯器支持NRVO和CopyElision，你會(huì)發(fā)現(xiàn)整個(gè)Aa=get();語(yǔ)句的執(zhí)行過(guò)程，只有一次A對(duì)象的構(gòu)造。如果你在get()函數(shù)return語(yǔ)句前打印tmp變量的地址，在Aa=get();語(yǔ)句后打印a的地址，你會(huì)發(fā)現(xiàn)兩者地址相同，這就是應(yīng)用了NRVO技術(shù)的結(jié)果。
（3）CopyElision、RVO無(wú)法避免的臨時(shí)對(duì)象的產(chǎn)生和拷貝
雖然CopyElision和NVO（包括NRVO）等技術(shù)能避免一些臨時(shí)對(duì)象的產(chǎn)生和拷貝，但某些情況下它們卻發(fā)揮不了作用，例如：

我們只是想交換a和b兩個(gè)對(duì)象所擁有的數(shù)據(jù)，但卻不得不使用一個(gè)臨時(shí)對(duì)象tmp備份其中一個(gè)對(duì)象，如果T類型對(duì)象擁有指向（或引用）從堆內(nèi)存分配的數(shù)據(jù)，那么深拷貝所帶來(lái)的內(nèi)存開銷是可以想象的。為此，C++11標(biāo)準(zhǔn)引入了右值引用，使用它可以使臨時(shí)對(duì)象的拷貝具有move語(yǔ)意，從而可以使臨時(shí)對(duì)象的拷貝具有淺拷貝般的效率，這樣便可以從一定程度上解決臨時(shí)對(duì)象的深度拷貝所帶來(lái)的效率折損。

2、C++03標(biāo)準(zhǔn)中的左值與右值
要理解右值引用，首先得區(qū)分左值（lvalue）和右值（rvalue）。
C++03標(biāo)準(zhǔn)中將表達(dá)式分為左值和右值，并且“非左即右”：
Everyexpressioniseitheranlvalueoranrvalue.
區(qū)分一個(gè)表達(dá)式是左值還是右值，最簡(jiǎn)便的方法就是看能不能夠?qū)λ〉刂罚喝绻埽褪亲笾?；否則，就是右值。
【說(shuō)明】：由于右值引用的引入，C++11標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)表達(dá)式的分類不再是“非左即右”那么簡(jiǎn)單，不過(guò)為了簡(jiǎn)單地理解，我們暫時(shí)只需區(qū)分左值右值即可，C++11標(biāo)準(zhǔn)中的分類后面會(huì)有描述。

3、右值引用的綁定規(guī)則
右值引用（rvaluereference，&&）跟傳統(tǒng)意義上的引用（reference，&）很相似，為了更好地區(qū)分它們倆，傳統(tǒng)意義上的引用又被稱為左值引用（lvaluereference）。下面簡(jiǎn)單地總結(jié)了左值引用和右值引用的綁定規(guī)則（函數(shù)類型對(duì)象會(huì)有所例外）：
（1）非const左值引用只能綁定到非const左值；
（2）const左值引用可綁定到const左值、非const左值、const右值、非const右值；
（3）非const右值引用只能綁定到非const右值；
（4）const右值引用可綁定到const右值和非const右值。
測(cè)試?yán)尤缦拢?

【說(shuō)明】：（1）一些支持右值引用但版本較低的編譯器可能會(huì)允許右值引用綁定到左值，例如g++4.4.4就允許，但g++4.6.3就不允許了，clang++3.2也不允許，據(jù)說(shuō)VS2010beta版允許，正式版就不允許了，本人無(wú)VS2010環(huán)境，沒(méi)測(cè)試過(guò)。
（2）右值引用綁定到字面值常量同樣符合上述規(guī)則，例如：int&&rr=123;，這里的字面值123雖然被稱為常量，可它的類型為int，而不是constint。對(duì)此C++03標(biāo)準(zhǔn)文檔4.4.1節(jié)及其腳注中有如下說(shuō)明：
IfTisanon-classtype,thetypeofthervalueisthecv-unqualifiedversionofT.
InC++classrvaluescanhavecv-qualifiedtypes(becausetheyareobjects).ThisdiffersfromISOC,inwhichnon-lvaluesneverhavecv-qualifiedtypes.
因此123是非const右值，int&&rr=123;語(yǔ)句符合上述規(guī)則三。

4、C++11標(biāo)準(zhǔn)中的表達(dá)式分類
右值引用的引入，使得C++11標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)表達(dá)式的分類不再是非左值即右值那么簡(jiǎn)單，下圖為C++11標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)表達(dá)式的分類：
 
簡(jiǎn)單解釋如下：
（1）lvalue仍然是傳統(tǒng)意義上的左值；
（2）xvalue（eXpiringvalue）字面意思可理解為生命周期即將結(jié)束的值，它是某些涉及到右值引用的表達(dá)式的值（Anxvalueistheresultofcertainkindsofexpressionsinvolvingrvaluereferences），例如：調(diào)用一個(gè)返回類型為右值引用的函數(shù)的返回值就是xvalue。
（3）prvalue（purervalue）字面意思可理解為純右值，也可認(rèn)為是傳統(tǒng)意義上的右值，例如臨時(shí)對(duì)象和字面值等。
（4）glvalue（generalizedvalue）廣義的左值，包括傳統(tǒng)的左值和xvalue。
（5）rvalue除了傳統(tǒng)意義上的右值，還包括xvalue。
上述lvalue和prvalue分別跟傳統(tǒng)意義上的左值和右值概念一致，比較明確，而將xvalue描述為『某些涉及到右值引用的表達(dá)式的值』，某些是哪些呢？C++11標(biāo)準(zhǔn)給出了四種明確為xvalue的情況：

簡(jiǎn)單地理解就是：具名的右值引用（namedrvaluereference）屬于左值，不具名的右值引用（unamedrvaluereference）就屬于xvalue，而引用函數(shù)類型的右值引用不論是否具名都當(dāng)做左值處理?？磦€(gè)例子更容易理解：
[/code]
Arvalue(){returnA();}
A&&rvalue_reference(){returnA();}
fun();//返回的是不具名的右值引用，屬于xvalue
A&&ra1=rvalue();//ra1是具名右值應(yīng)用，屬于左值
A&&ra2=ra1;//error，ra1被當(dāng)做左值對(duì)待，因此ra2不能綁定到ra1（不符合規(guī)則三）
A&la=ra1;//ok，非const左值引用可綁定到非const左值（符合規(guī)則一）

從上例可以看到，除了傳統(tǒng)的拷貝構(gòu)造(copyconstructor)和拷貝賦值(copyassigment)，我們還為A類的實(shí)現(xiàn)添加了移動(dòng)拷貝構(gòu)造(moveconstructor)和移動(dòng)賦值(moveassigment)。這樣，當(dāng)我們拷貝一個(gè)A類的（右值）臨時(shí)對(duì)象時(shí)，就會(huì)使用具有move語(yǔ)意的移動(dòng)拷貝構(gòu)造函數(shù)，從而避免深拷貝中strcpy()函數(shù)的調(diào)用；當(dāng)我們將一個(gè)A類的（右值）臨時(shí)對(duì)象賦值給另一個(gè)對(duì)象時(shí)，就會(huì)使用具有move語(yǔ)意的移動(dòng)賦值，從而避免拷貝賦值中strcpy()函數(shù)的調(diào)用。這就是所謂的move語(yǔ)意。

6、std::move()函數(shù)的實(shí)現(xiàn)
了解了move語(yǔ)意，那么再來(lái)看1-(3)中的效率問(wèn)題：

從上例可以看到，雖然我們實(shí)現(xiàn)了moveconstructor和moveassigment，但是swap()函數(shù)的例子中仍然使用的是傳統(tǒng)的copyconstructor和copyassigment。要讓它們真正地使用move語(yǔ)意的拷貝和復(fù)制，就該std::move()函數(shù)登場(chǎng)了，看下面的例子：

我們不禁要問(wèn)：我們通過(guò)右值應(yīng)用的綁定規(guī)則三和規(guī)則四，知道右值引用不能綁定到左值，可是std::move()函數(shù)是如何把上述的左值a、b和tmp變成右值的呢？這就要從std::move()函數(shù)的實(shí)現(xiàn)說(shuō)起，其實(shí)std::move()函數(shù)的實(shí)現(xiàn)非常地簡(jiǎn)單，下面以libcxx庫(kù)中的實(shí)現(xiàn)（在<type_trait>頭文件中）為例：

其中remove_reference的實(shí)現(xiàn)如下：

從move()函數(shù)的實(shí)現(xiàn)可以看到，move()函數(shù)的形參（Parameter）類型為右值引用，它怎么能綁定到作為實(shí)參（Argument）的左值a、b和tmp呢？這不是仍然不符合右值應(yīng)用的綁定規(guī)則三嘛！簡(jiǎn)單地說(shuō)，如果move只是個(gè)普通的函數(shù)（而不是模板函數(shù)），那么根據(jù)右值應(yīng)用的綁定規(guī)則三和規(guī)則四可知，它的確不能使用左值作為其實(shí)參。但它是個(gè)模板函數(shù)，牽涉到模板參數(shù)推導(dǎo)，就有所不同了。C++11標(biāo)準(zhǔn)文檔14.8.2.1節(jié)中，關(guān)于模板函數(shù)參數(shù)的推導(dǎo)描述如下：
Templateargumentdeductionisdonebycomparingeachfunctiontemplateparametertype(callitP)withthetypeofthecorrespondingargumentofthecall(callitA)asdescribedbelow.(14.8.2.1.1)
IfPisareferencetype,thetypereferredtobyPisusedfortypededuction.IfPisanrvaluereferencetoacvunqualifiedtemplateparameterandtheargumentisanlvalue,thetype"lvaluereferencetoA"isusedinplaceofAfortypededuction.(14.8.2.1.3)
大致意思是：模板參數(shù)的推導(dǎo)其實(shí)就是形參和實(shí)參的比較和匹配，如果形參是一個(gè)引用類型（如P&），那么就使用P來(lái)做類型推導(dǎo)；如果形參是一個(gè)cv-unqualified（沒(méi)有const和volatile修飾的）右值引用類型（如P&&），并且實(shí)參是一個(gè)左值（如類型A的對(duì)象），就是用A&來(lái)做類型推導(dǎo)（使用A&代替A）。

了解了模板函數(shù)參數(shù)的推導(dǎo)過(guò)程，已經(jīng)不難理解std::move()函數(shù)的實(shí)現(xiàn)了，當(dāng)使用左值（假設(shè)其類型為T）作為參數(shù)調(diào)用std::move()函數(shù)時(shí)，實(shí)際實(shí)例化并調(diào)用的是std::move<T&>(T&)，而其返回類型T&&，這就是move()函數(shù)左值變右值的過(guò)程（其實(shí)左值本身仍是左值，只是被當(dāng)做右值對(duì)待而已，被人“抄了家”，變得一無(wú)所有）。
【說(shuō)明】：C++的始祖BjarneStroustrup說(shuō)：如果move()函數(shù)改名為rval()可能會(huì)更好些，但是move()這個(gè)名字已經(jīng)被使用了好些年了（Maybeitwouldhavebeenbetterifmove()hadbeencalledrval(),butbynowmove()hasbeenusedforyears.）。

7、完整的示例
至此，我們已經(jīng)了解了不少右值引用的知識(shí)點(diǎn)了，下面給出了一個(gè)完整地利用右值引用實(shí)現(xiàn)move語(yǔ)意的例子：

輸出結(jié)果為：

8、幕后花絮
C++11標(biāo)準(zhǔn)引入右值引用的提案是由HowardHinnant提出的，它的最初提案N1377在02年就提出來(lái)了，中間經(jīng)歷了多次修改N1385、N1690、N1770、N1855、N1952、N2118。包括它的最終版本N2118在內(nèi)，HowardHinnant的提案中都使用了右值引用直接綁定到左值的例子，并且由HowardHinnant、BjarneStroustrup和BronekKozicki三人08年10月共同署名的《ABriefIntroductiontoRvalueReferences》文章中也有右值引用直接綁定到左值的例子，但奇怪的是11年公布的最新的C++11標(biāo)準(zhǔn)文檔中卻不允許右值引用直接綁定到左值，其中的原因不得而知，但從中不難理解為什么早些編譯器版本（如g++4.4.4）對(duì)右值引用綁定到左值，不會(huì)報(bào)出編譯錯(cuò)誤，而最新的編譯器卻會(huì)報(bào)錯(cuò)。
另外，HowardHinnant是C++標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)LibraryWorkingGroup老大（chairman），libcxx和libcxxabi的維護(hù)者，蘋果公司的高級(jí)軟件工程師。

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