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C++11模板參數的“右值引用”是不是轉發引用

發布時間:2020-07-22 10:37:37 來源:億速云 閱讀:199 作者:小豬 欄目:編程語言

小編這次要給大家分享的是C++11模板參數的“右值引用”是不是轉發引用,文章內容豐富,感興趣的小伙伴可以來了解一下,希望大家閱讀完這篇文章之后能夠有所收獲。

在C++11中,&&不再只有邏輯與的含義,還可能是右值引用:

void f(int&& i);

但也不盡然,&&還可能是轉發引用:

template<typename T>
void g(T&& obj);

“轉發引用”(forwarding reference)舊稱“通用引用”(universal reference),它的“通用”之處在于你可以拿一個左值綁定給轉發引用,但不能給右值引用:

void f(int&& i) { }

template<typename T>
void g(T&& obj) { }

int main()
{
  int n = 2;
  f(1);
// f(n); // error
  g(1);
  g(n);
}

一個函數的參數要想成為轉發引用,必須滿足:

  • 參數類型為T&&,沒有const或volatile;
  • T必須是該函數的模板參數。

換言之,以下函數的參數都不是轉發引用:

template<typename T>
void f(const T&&);
template<typename T>
void g(typename std::remove_reference<T>&&);
template<typename T>
class A
{
  template<typename U>
  void h(T&&, const U&);
};

另一種情況是auto&&變量也可以成為轉發引用:

auto&& vec = foo();

所以寫范圍for循環的最好方法是用auto&&:

std::vector<int> vec;
for (auto&& i : vec)
{
  // ...
}

有一個例外,當auto&&右邊是初始化列表,如auto&& l = {1, 2, 3};時,該變量為std::initializer_list<int>&&類型。

轉發引用,是用來轉發的。只有當你的意圖是轉發參數時,才寫轉發引用T&&,否則最好把const T&和T&&寫成重載(如果需要的話還可以寫T&,還有不常用的const T&&;其中T是具體類型而非模板參數)。

轉發一個轉發引用需要用std::forward,定義在<utility>中:

調用g有幾種可能的參數:

  • int i = 1; g(i);,T為int&,調用g(int&);
  • const int j = 2; g(j);,T為const int&,調用g(const int&);
  • int k = 3; g(std::move(k));或g(4);,T為int(不是int&&哦!),調用g(int&&)。

你也許會疑惑,為什么std::move不需要<T>而std::forward需要呢?這得從std::forward的簽名說起:

template<typename T>
constexpr T&& forward(std::remove_reference_t<T>&) noexcept;
template<typename T>
constexpr T&& forward(std::remove_reference_t<T>&&) noexcept;

調用std::forward時,編譯器無法根據std::remove_reference_t<T>反推出T,從而實例化函數模板,因此<T>需要手動指明。

但是這并沒有從根本上回答問題,或者可以進一步引出新的問題——為什么std::forward的參數不定義成T&&呢?

原因很簡單,T&&會把T&、const T&、T&&和const T&&(以及對應的volatile)都吃掉,有了T&&以后,再寫T&也沒用。

且慢,T&&參數在傳入函數是會匹配到T&&嗎?

#include <iostream>
#include <utility>

void foo(int&)
{
  std::cout << "int&" << std::endl;
}

void foo(const int&)
{
  std::cout << "const int&" << std::endl;
}

void foo(int&&)
{
  std::cout << "int&&" << std::endl;
}

void bar(int&& i)
{
  foo(i);
}

int main()
{
  int i;
  bar(std::move(i));
}

不會!程序輸出int&。在函數bar中,i是一個左值,其類型為int的右值引用。更直接一點,它有名字,所以它是左值。

因此,如果std::forward沒有手動指定的模板參數,它將不能區分T&和T&&——那將是“糟糕轉發”,而不是“完美轉發”了。

最后分析一下std::forward的實現,以下代碼來自libstdc++:

template<typename _Tp>
 constexpr _Tp&&
 forward(typename std::remove_reference<_Tp>::type& __t) noexcept
 { return static_cast<_Tp&&>(__t); }

template<typename _Tp>
 constexpr _Tp&&
 forward(typename std::remove_reference<_Tp>::type&& __t) noexcept
 {
  static_assert(!std::is_lvalue_reference<_Tp>::value, "template argument"
         " substituting _Tp is an lvalue reference type");
  return static_cast<_Tp&&>(__t);
 }
  • 當轉發引用T&& obj綁定左值int&時,匹配第一個重載,_Tp即T為int&,返回類型_Tp&&為int&(引用折疊:& &、& &&、&& &都折疊為&,只有&& &&折疊為&&);
  • const int&同理;
  • 當轉發引用綁定右值int&&時,匹配第二個重載,_Tp為int,返回類型為int&&;
  • const int&&同理。

綜上,std::forward能完美轉發。

看完這篇關于C++11模板參數的“右值引用”是不是轉發引用的文章,如果覺得文章內容寫得不錯的話,可以把它分享出去給更多人看到。

向AI問一下細節

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