再谈C++右值引用与完美转发
(给CPP开发者加星标，提升C/C++技能)
来源：xdesk https://blog.csdn.net/xiangbaohui/article/details/103673177
【导读】：C++中存在两个比较难理解的操作：
std::move : 移除左值属性。
std::forward : 完美转发。
下面来讲一讲std::forward的用途和转换原理。
以下是正文
1. 背景
假如我们封装了一个操作，主要是用来创建对象使用（类似设计模式中的工厂模式），这个操作如下：
（1）可以接受不同类型的参数，然后构造一个对象的指针。
（2）性能尽可能高。
现在假设这个类的定义如下：
class CData{public: CData() = delete; CData(const char* ch) : data(ch) { std::cout << "CData(const char* ch)" << std::endl; } CData(const std::string& str) : data(str) { std::cout << "CData(const std::string& str)" << std::endl; } CData(std::string&& str) : data(str) { std::cout << "CData(std::string&& str)" << std::endl; } ~CData() { std::cout << "~CData()" << std::endl; }private: std::string data;};这里如果需要高效率，对于右值的调用应该使用CData(std::string&& str) : data(str)移动函数操作。
1.1 普通模板定义
如果只要一个函数入口来创建对象，那么使用模板是不错的选择，例如可以如下：
template<typename T>CData* Creator(T t){ return new CData(t);}void Forward(){ const char* value = "hello"; std::string str1 = "hello"; std::string str2 = " world"; //CData* p = Creator(value); CData* p = Creator(str1); //CData* p = Creator(str1 + str2); delete p;}这种办法虽然行得通，但是比较挫，因为每次调用Creator(T t)的时候，都需要拷贝内存，明显不满足高效的情况。
1.2 引用模板定义
上面说的值拷贝不能满足内容，那么我们使用引用就可以解决问题了吧？
template<typename T>CData* Creator(T& t){ return new CData(t);}void Forward(){ const char* value = "hello"; std::string str1 = "hello"; std::string str2 = " world"; CData* p = Creator(value); //CData* p = Creator(str1);
delete p;}但是这种情况对于CData* p = Creator(str1 + str2)无法解决问题，因为右值无法赋值到左值的引用。
1.3 右值引用模板
从上面我们比较容易想到，使用&&来解决拷贝的问题。
template<typename T>CData* Creator(T&& t){ return new CData(t);}void Forward(){ const char* value = "hello"; std::string str1 = "hello"; std::string str2 = " world"; CData* p = Creator(str1 + str2); delete p;}由于模板中引用折叠的规则：
T& & –> T&。
T&& & –> T&。
T& && –>T&。
T&& && –> T&&。
这种使用基本能够满足使用了。但是真的吗？别急我们来分析一下效率问题。
对于CData* p = Creator(str1 + str2);的调用：
（1）产生一个右值str1 + str2.
（2）CData* Creator(T&& t)右值引用，此时为：std::string&& t。
（3）那么return new CData(t);为右值引用，调用构造函数的CData(std::string&& str) : data(str)移动构造函数。
但是是否是这样的呢？如果是这样效率确实是最佳的，因为我们只需要右值直接移动就是最高效率了，运行结果如下：
CData(const std::string& str)~CData()显然并没有调用移动函数，原因是因为在函数：
CData* Creator(T&& t){ return new CData(t);}t 是一个变量，为左值，无论左值引用类型的变量还是右值引用类型的变量，都是左值，因为它们有名字。，例如可以写如下代码：
int a = 100;int&& b = 100;int& c = b; //正确，b为左值int&d = 100; //错误2. forward完美转发
我们使用fordward来完美解决这个问题。
2.1 完美转发模板
template<typename T>CData* Creator(T&& t){ return new CData(std::forward<T>(t));}void Forward(){ const char* value = "hello"; std::string str1 = "hello"; std::string str2 = " world"; CData* p = Creator(str1 + str2); delete p;}此时运行结果为：
CData(std::string&& str)~CData()2.2 结论
所谓的完美转发，是指std::forward会将输入的参数原封不动地传递到下一个函数中，这个“原封不动”指的是，如果输入的参数是左值，那么传递给下一个函数的参数的也是左值；如果输入的参数是右值，那么传递给下一个函数的参数的也是右值。
这个对于上面一个例子带来的好处就是函数转发仍旧为右值引用，可以使用移动函数。
2.3 原理
std::forward定义如下：
template<class _Ty>_NODISCARD constexpr _Ty&& forward(remove_reference_t<_Ty>& _Arg) noexcept{ // forward an lvalue as either an lvalue or an rvalue return (static_cast<_Ty&&>(_Arg));}
CData* Creator(T&& t){ return new CData(std::forward<T>(t));}如果T为std::string&,那么std::forward<T>(t) 返回值为std::string&&&, 折叠为std::string&，左值引用特性不变。
如果T为std::string&&,那么std::forward<T>(t) 返回值为std::string&&&&, 折叠为std::string&&，右值引用特性不变。
如果调用者为std::string,调用将会转换成为std::string&，为类型1.
3. 完美转发的实际使用
完美转发在C++标准库中使用特别多，下面举一个例子：
3.1 make_shared
这个用来创建一个对象的智能指针，并且可以通过使用不同的参数来构造所创建对象的指针，这个函数实现如下：
template<class _Ty, class... _Types>_NODISCARD inline shared_ptr<_Ty> make_shared(_Types&&... _Args){ // make a shared_ptr const auto _Rx = new _Ref_count_obj<_Ty>(_STD forward<_Types>(_Args)...); //参数完美转发
shared_ptr<_Ty> _Ret; _Ret._Set_ptr_rep_and_enable_shared(_Rx->_Getptr(), _Rx); return (_Ret);}我们将模板参数全部完美转发给构造函数，类似的还有个tuple这些标准库。
4. 总结
完美转发使用两步来完成任务：
（1）在模板中使用&&接收参数。
（2）使用std::forward()转发给被调函数.
这样左值作为仍旧作为左值传递，右值仍旧作为右值传递！
- EOF -
关于 C++右值引用与完美转发，欢迎在评论中和我探讨。觉得文章不错，请点赞和在看支持我继续分享好文。谢谢！
关注『CPP开发者』
看精选C++技术文章 . 加C++开发者专属圈子
↓↓↓
点赞和在看就是最大的支持❤️