如何获得对右值的引用？

Question

我在 C++ 中使用过std::move 和std::forward。我的问题是：标准库实际上是如何实现这些功能的？

如果一个左值是你可以得到地址的东西，而一个右值完全不是一个左值，你怎么能真正实现这些引用？

这些新设施是否允许：

auto x = &(3); 

或类似的东西？您能否获得对不只是 std::move/forward 返回左值的右值的引用？

希望这些问题是有意义的。我在谷歌上找不到好的信息，只有完美转发的教程等。

Answer 1

如何获得对右值的引用？

从概念上讲，rvalue 表达式创建一个临时对象，或者有时表示一个现有对象。可以像任何其他对象一样绑定到引用；但是，为了避免混淆，该语言只允许 rvalue 和 const lvalue 引用。

我在 C++ 中使用过 std::move 和 std::forward。我的问题是编译器实际上是如何实现的？

move 只返回一个 rvalue 对其参数的引用，相当于

static_cast<typename remove_reference<T>::type&&>(t)

函数调用的结果是一个rvalue（具体来说，一个xvalue），所以它可以绑定到一个rvalue引用，其中函数参数不能。这允许您从 左值 显式移动，使用 move 将其转换为 右值，同时不允许您意外地从它移动。

forward 类似，但重载以返回对 rvalue 或 rvalue 引用的 rvalue 引用和 lvalue 引用其他任何东西。

如果一个左值是你可以得到的地址

这或多或少是正确的。官方的定义是“指定一个函数或一个对象”的表达，那些是有地址的东西。

并且右值完全不是左值

不是真的。稍微简化一下，表达式可以是 lvalue 或 rvalue，但可以从一个转换为另一个。 lvalue 可以隐式转换为 rvalue；像move 所做的那样，可以通过强制转换来转换另一种方式。

如何实际实现这些引用？

就像任何其他引用一样 - 作为它绑定到的对象的别名或指针。唯一的区别是可以使用哪些类型的表达式来表示（并可能创建）绑定到引用的对象。

这些新设施是否允许类似auto x = &(3);

试图直接获取 rvalue 的地址，这是不允许的。由于问题是关于引用，而不是指针，因此允许将引用绑定到临时对象（其生命周期被延长以匹配引用）：

auto && rvalue = 3;
auto const & const_lvalue = 3;

虽然不允许将其绑定到非 const lvalue 引用

auto & lvalue = 3;  // ERROR

Answer 2

我不能像这样调用函数：void foo(string* bar)：foo(&string("Hello World!"))，否则我会收到错误：

错误：获取临时地址

我也不能像这样调用函数：void foo(string& bar)：foo(string("Hello World!"))，否则我得到一个错误：

错误：从“std::string {aka std::basic_string}”类型的右值对“std::string& {aka std::basic_string&}”类型的非常量引用无效初始化

C++11 提供给我的能力是创建一个右值引用，所以我可以调用一个函数：void foo(string&& bar)，像这样：foo(string("Hello World!"));

另外，在foo内部，我可以得到右值引用传入的对象的地址：

void foo(string&& bar){
    string* temp = &bar;

    cout << *temp << " @:" << temp << endl;
}

似乎 OP 对右值有很好的把握。但是this explanation of them 对我有帮助，可能对其他人也有帮助。它详细介绍了为什么 C++03 允许对右值进行常量引用，而不是 C++11 的右值引用。

Answer 3

基本上，编译器的魔法。标准描述了规则，编译器制造者只需要弄清楚如何实现规则。

实际上，引用要么被优化，要么被实现为 CPU 级别的指针。

std::move 在这个意义上并不特别。它有一个左值引用作为输入，一个右值引用作为输出。编译器只需要将右值引用规则应用于输入。

同样，std::forward<T> 的目标只是告诉编译器对参数应用一组不同的规则，这些规则恰好被定义为完美转发工作。函数本身什么都不做。