c++ 左值和右值
在 C++ 中，右值（rvalue） 和 左值（lvalue） 是两个基础概念，它们主要用来区分表达式中的对象的“值类别”，即对象是“可以被赋值的”还是“仅用于计算的”。
左值和右值的区别
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左值（lvalue）：指向内存中的某个位置，可以获取其地址。左值通常是具有持久性的内存对象，它可以位于赋值语句的左边。通常，变量、数组元素、引用等都是左值。
示例：
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int a = 10; // a 是左值，因为它表示一个持久的对象，可以被赋值 -
a = 20; // 可以给左值 a 赋值 -
右值（rvalue）：指的是不存储在内存中的临时值，只用于表达式的计算结果，通常不能获取其地址。右值是“临时的”，它通常位于赋值语句的右边，像字面量或表达式的结果。
示例：
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int a = 10; // 10 是右值，它是一个临时的字面量 -
int b = a + 5; // (a + 5) 的结果是右值，它是一个表达式的结果
右值的操作
右值的操作主要与如何处理临时对象、转移资源和优化性能有关，特别是在 C++11 引入右值引用和移动语义之后，右值的处理方式得到了极大的增强。
1. 右值引用（Rvalue Reference，T&&）
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定义：C++11 引入了一种新的引用类型，叫做右值引用，其语法是
T&&。右值引用允许我们绑定右值，并对它们进行操作。通过右值引用，可以避免不必要的复制操作，从而实现更高效的代码。 -
主要用途：
- 移动语义（Move Semantics）：右值引用用于实现移动构造函数和移动赋值运算符，从而转移资源的所有权，而不进行深拷贝。
- 完美转发（Perfect Forwarding）：右值引用配合模板用于在泛型编程中转发参数，避免不必要的拷贝或移动。
示例：
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class MyClass {
public:
MyClass(int size) : data(new int[size]) {} // 构造函数
~MyClass() { delete[] data; } // 析构函数// 移动构造函数：通过右值引用，转移资源所有权
MyClass(MyClass&& other) noexcept : data(other.data) {
other.data = nullptr; // 将资源的所有权转移后，清空原对象
}private:
int* data;
};
2. 右值和移动语义
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移动语义通过右值引用来优化性能。在函数中，如果参数是右值引用（如
T&&），则可以通过移动资源而非复制资源来避免性能损耗。移动语义在涉及到资源管理（如动态内存、文件句柄、网络连接）时尤为重要。示例：移动语义通过
std::move来触发： -
std::vector<int> v1 = {1, 2, 3};
std::vector<int> v2 = std::move(v1); // v1 的数据被“移动”到 v2，v1 变为空
3. 右值的常见操作
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移动构造函数和移动赋值运算符：通过右值引用来优化类的资源管理。使用右值引用避免不必要的深拷贝。
移动构造函数和移动赋值运算符的定义一般如下：
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MyClass(MyClass&& other) noexcept; // 移动构造函数
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MyClass& operator=(MyClass&& other) noexcept; // 移动赋值运算符
-
临时对象的优化：右值是临时对象，它们会在不再使用时销毁。在某些情况下，编译器会优化掉这些临时对象的创建和销毁（如返回值优化 (RVO) 和命名返回值优化 (NRVO)）。
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std::move：将左值显式地转换为右值，以便触发移动语义而非复制。例如：
std::string str1 = "Hello";
std::string str2 = std::move(str1); // str1 被移动到 str2，避免拷贝
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std::forward：用于模板中的完美转发，保持右值或左值的属性，用于函数模板参数传递时的转发。
template<typename T>
void func(T&& arg) {
someFunction(std::forward<T>(arg)); // 保持原有的左值或右值属性
}
5、右值操作总结
- 右值引用（
T&&）：允许绑定右值，并可以通过它来进行资源转移。 std::move：将左值显式地转换为右值，以便触发移动语义。- 移动构造函数和移动赋值运算符：利用右值引用来避免资源的复制，而直接转移资源。
- 完美转发：利用右值引用和
std::forward实现高效的参数传递。
右值和右值引用在现代 C++ 中极大地提升了性能，特别是在处理大对象和复杂资源时，能够避免大量不必要的复制操作。
std::move 和swap
1、介绍
std::move是将对象转换为右值引用，允许资源移动，减少资源的复制。移动后，源对象的状态通常是不确定的，意味着它的资源已经被转移。std::swap是交换两个对象的内容，通过调用构造函数（移动或复制）来交换两个对象的内部资源。
2. std::move
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功能：
std::move并不移动对象本身，而是将对象转变为一个右值引用（rvalue reference）。这允许对象的资源被“移动”，而不是“复制”。 -
主要用途：
std::move通常用于移动语义，以减少不必要的复制操作，尤其是在处理资源（如内存、文件句柄）时。通过移动语义，可以避免拷贝资源而直接转移所有权。 -
用法：通过
std::move，你可以将对象变成右值，从而触发其移动构造函数或移动赋值运算符。 -
注意事项：
- 使用
std::move后，源对象的状态通常是不确定的（但必须保持可析构的状态）。因此，除非明确重新赋值或初始化源对象，否则不要再使用它。 std::move本身并不会移动数据，它只是将对象转换为右值引用。真正的移动是在移动构造函数或移动赋值运算符中发生的。-
注意事项：
- 使用
std::move后，源对象的状态通常是不确定的（但必须保持可析构的状态）。因此，除非明确重新赋值或初始化源对象，否则不要再使用它。 std::move本身并不会移动数据，它只是将对象转换为右值引用。真正的移动是在移动构造函数或移动赋值运算符中发生的。
3. std::swap
-
功能：
std::swap是用于交换两个对象的内容。它不涉及右值引用，而是将两个对象的值互换。通常使用对象的复制构造函数或移动构造函数来交换其内部资源。 -
主要用途：
std::swap用于简洁地交换两个对象的状态，尤其在某些算法中（如排序算法）被频繁使用。 -
用法：
std::swap可以交换两个同类型对象的内容。 -
注意事项：
std::swap对所有可移动或可复制的对象都可以使用，且性能依赖于对象的移动构造函数或赋值运算符的实现。- 在自定义类中，如果对象较大，最好提供一个高效的移动构造函数和移动赋值运算符以便优化
swap的性能。
不可复制不可移动对象（单例模式开发）
C++11 引入了移动语义，但通过控制拷贝构造函数、拷贝赋值运算符、移动构造函数和移动赋值运算符的访问性，开发者可以禁用这些操作，从而防止对象的复制和移动。
1. 不可复制的对象
为了创建不可复制的对象，可以将拷贝构造函数和拷贝赋值运算符声明为 delete 或者将它们声明为 private，这样在编译期就会阻止复制行为。
在这个例子中：
- 拷贝构造函数
NonCopyable(const NonCopyable&) = delete被删除，因此不能通过拷贝构造另一个对象。 - 拷贝赋值运算符
NonCopyable& operator=(const NonCopyable&) = delete被删除，因此不能通过赋值来复制对象。
class NonCopyable {
public:
NonCopyable() = default; // 默认构造函数
~NonCopyable() = default; // 默认析构函数
// 删除拷贝构造函数和拷贝赋值运算符
NonCopyable(const NonCopyable&) = delete;
NonCopyable& operator=(const NonCopyable&) = delete;
};
int main() {
NonCopyable obj1;
// NonCopyable obj2 = obj1; // 错误！拷贝构造函数被禁用
// NonCopyable obj3;
// obj3 = obj1; // 错误！拷贝赋值运算符被禁用
return 0;
}
2. 不可移动的对象
为了创建不可移动的对象，可以将移动构造函数和移动赋值运算符删除或声明为 private。这样可以在编译期阻止移动操作。
在这个例子中：
- 移动构造函数
NonMovable(NonMovable&&) = delete被删除，因此不能通过移动构造另一个对象。 - 移动赋值运算符
NonMovable& operator=(NonMovable&&) = delete被删除，因此不能通过赋值进行移动。
class NonMovable {
public:
NonMovable() = default; // 默认构造函数
~NonMovable() = default; // 默认析构函数
// 删除移动构造函数和移动赋值运算符
NonMovable(NonMovable&&) = delete;
NonMovable& operator=(NonMovable&&) = delete;
};
int main() {
NonMovable obj1;
// NonMovable obj2 = std::move(obj1); // 错误！移动构造函数被禁用
// NonMovable obj3;
// obj3 = std::move(obj1); // 错误！移动赋值运算符被禁用
return 0;
}
3. 不可复制和不可移动的对象
为了创建既不可复制又不可移动的对象，可以同时删除拷贝构造函数、拷贝赋值运算符、移动构造函数和移动赋值运算符。这种设计常用于某些具有唯一性或需要保证单一实例的类。
在这个例子中，NonCopyableNonMovable 类既不能被复制也不能被移动，因为它的所有相关函数都被删除。
class NonCopyableNonMovable {
public:
NonCopyableNonMovable() = default;
~NonCopyableNonMovable() = default;
// 删除拷贝构造函数和拷贝赋值运算符
NonCopyableNonMovable(const NonCopyableNonMovable&) = delete;
NonCopyableNonMovable& operator=(const NonCopyableNonMovable&) = delete;
// 删除移动构造函数和移动赋值运算符
NonCopyableNonMovable(NonCopyableNonMovable&&) = delete;
NonCopyableNonMovable& operator=(NonCopyableNonMovable&&) = delete;
};
int main() {
NonCopyableNonMovable obj1;
// NonCopyableNonMovable obj2 = obj1; // 错误！拷贝构造函数被禁用
// NonCopyableNonMovable obj3 = std::move(obj1); // 错误！移动构造函数被禁用
return 0;
}
4. 实际应用场景
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单例模式：在实现单例模式时，通常会禁用对象的复制和移动，以确保系统中始终只有一个实例。
-
class Singleton {
public:
static Singleton& getInstance() {
static Singleton instance; // 唯一实例
return instance;
}// 禁用复制和移动
Singleton(const Singleton&) = delete;
Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;
Singleton(Singleton&&) = delete;
Singleton& operator=(Singleton&&) = delete;private:
Singleton() = default; // 私有构造函数
};int main() {
Singleton& s1 = Singleton::getInstance();
// Singleton s2 = s1; // 错误，复制被禁用
// Singleton s3 = std::move(s1); // 错误，移动被禁用
return 0;
}
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在单例模式中，复制和移动被禁用以保证系统中只有一个
Singleton实例。 -
文件句柄、网络连接等系统资源管理类：为了防止资源不正确地被多次释放或移动到无效状态，一些管理系统资源的类（如文件句柄类）也通常禁止复制和移动操作。
5. 总结
- 不可复制的对象：通过删除拷贝构造函数和拷贝赋值运算符，可以防止对象的复制。
- 不可移动的对象：通过删除移动构造函数和移动赋值运算符，可以防止对象的移动。
- 不可复制和不可移动的对象：通过同时删除这些函数，可以完全阻止对象的复制和移动。
这些特性常用于单例模式、资源管理类等场景，以确保对象的唯一性和控制对象的生命周期。
原文地址：https://blog.csdn.net/weixin_43881088/article/details/143083674
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