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一、左值与右值

顾名思义，左值就是只能放在等号左边的值，右值是只能放在等号右边的值。 在C++Prime一书中，对左值和右值的划分为，左值是一个表示数据的表达式，右值是一个即将销毁的值(通常称为将亡值)。比如我们定义的一个变量就是一个左值，而字面常量，表达式返回值，传值返回函数的返回值就是右值。

    10;//右值
    int a = 10;//a是左值
    add(2, 3);//右值
    x+y;//右值
    const int a;//左值

注意，const类型的变量是不能放在等号左侧来为它赋值的，但是他是一个左值。 这里给出一个区分两者的方式：可以取地址的就是左值，不能取地址的就是右值！

二、左值引用与右值引用

我们之前所写的引用都是左值引用符号是&，左值引用的底层是使用指针，它的作用是为对象取一个别名。 而右值引用就是给右值取别名，它的符号是&&，右值引用开辟了空间，得到的一个对象是左值。

    int a = 10;
    int& d = a;//左值引用
    int&& e = 10;//右值引用
    int&& f = a + 1;
    int&& c = add(2, 3);

左值引用不能给右值取别名，右值引用也不能给左值取别名。但是如果对左值进行move()，对左值引用加上const是可以这样进行的。 move的意思就是保证除了赋值和销毁之外，不再使用该左值，即将a的属性转移到了e中，对左值move后是一共右值。

    int&& c = a;//右值引用不能给左值取别名
    int& d = add(3, 4);//左值引用不能给右值取别名
    int&& e = move(a);//当对左值加move的时候可以
    const int& f = add(3, 4);//当对引用加const后可以取别名

同时右值引用不像左值引用一样具有传递性：

    int&& a = 10;
    a=20;
    cout<<&a<<endl;
    //int&& b = a;//错误

这是因为a是一个左值，我们可以打印a的地址，右值经过引用后得到的对象是一个左值。因此我们是可以对a进行赋值的。

三、右值引用应用

1.移动构造与移动赋值

移动构造与移动赋值在C++11中已经加入了STL容器的函数中：

string(string&& str) //移动构造 string& operator=(string&& str)//移动赋值

移动构造与移动赋值都是向函数中传入右值引用，它们的本质与右值基本相同，就是将一个将亡值的数据转移给另一个值。 我们可以在函数string中模拟实现一下移动构造和移动赋值，它们的本质就是调用swap函数完成赋值，而不是使用strcpy创建一个新对象。

1.模拟实现的string

为了方便观察，我们使用自己模拟实现的string来进行说明：

namespace my_string
{
    class string
    {
    public:
        typedef char* iterator;
        iterator begin()
        {
            return _str;
        }
        iterator end()
        {
            return _str + _size;
        }
        //构造函数
        string(const char* str = "")
            :_size(strlen(str))
            , _capacity(_size)
        {
            cout << "string(char* str)" << endl;
​
            _str = new char[_capacity + 1];
            strcpy(_str, str);
        }
        // s1.swap(s2)
        void swap(string& s)
        {
            ::swap(_str, s._str);
            ::swap(_size, s._size);
            ::swap(_capacity, s._capacity);
        }
        // 拷贝构造
        string(const string& s)
            :_str(nullptr)
            , _size(0)
            , _capacity(0)
        {
            cout << "string(const string& s) -- 深拷贝" << endl;
            string tmp(s._str);
            swap(tmp);
        }
        // 移动构造
        string(string&& s)
            :_str(nullptr)
            , _size(0)
            , _capacity(0)
        {
            cout << "string(string&& s) -- 资源转移" << endl;
            this->swap(s);
        }
        // 移动赋值
        string& operator=(string&& s)
        {
            cout << "string& operator=(string&& s) -- 转移资源" << endl;
            swap(s);
            return *this;
        }
        //赋值
        string& operator=(const string& s)
        {
            cout << "string& operator=(string s) -- 深拷贝" << endl;
            string tmp(s);
            swap(tmp);
            return *this;
        }
        ~string()
        {
            delete[] _str;
            _str = nullptr;
        }
        //下标访问
        char& operator[](size_t pos)
        {
            assert(pos < _size);
            return _str[pos];
        }
        //调换顺序
        void reserve(size_t n)
        {
            if (n > _capacity)
            {
                char* tmp = new char[n + 1];
                strcpy(tmp, _str);
                delete[] _str;
                _str = tmp;
​
                _capacity = n;
            }
        }
        //插入
        void push_back(char ch)
        {
            if (_size >= _capacity)
            {
                size_t newcapacity = _capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2;
                reserve(newcapacity);
            }
            _str[_size] = ch;
            ++_size;
            _str[_size] = '\0';
        }
        //string operator+=(char ch)
        string& operator+=(char ch)
        {
            push_back(ch);
            return *this;
        }
        string operator+(char ch)
        {
            string tmp(*this);
            push_back(ch);
​
            return tmp;
        }
        const char* c_str() const
        {
            return _str;
        }
    private:
        char* _str;
        size_t _size;
        size_t _capacity; // 不包含最后做标识的\0
    };
    my_string::string to_string(int value)
    {
        my_string::string str;
        while (value)
        {
            int val = value % 10;
            str += ('0' + val);
            value /= 10;
        }
        reverse(str.begin(), str.end());
        return str;
    }
}

2.移动构造

当我们调用to_string的时候：

my_string::string ret = my_string::to_string(1234);

当我们不添加移动构造的时候，可以发现最终进行的是一次深拷贝和一次浅拷贝： 这里发现只调用了一次拷贝构造，这是因为编译器做了优化，如果不优化的话，str拷贝构造临时对象，然后临时对象作为to_string的返回值再拷贝构造给ret。其实是发生了两次拷贝构造。 但是编译器做了优化之后，在to_string函数快结束时，返回前直接用str构造ret。

当我们加入拷贝构造之后，会发现只发生了一次移动构造就可以了： 其实在这一过程中编译器也做了优化，str先拷贝构造形成一个临时对象，再由临时对象进行移动构造赋值给ret。 编译器做了优化之后，将str直接当成左值(相当于move了一下)，然后进行移动构造生成ret。 通过观察打印结果可以发现，显然移动构造没有再开辟空间，而是直接将数据进行转移，节省了空间，由临时变量进行拷贝构造给ret还会创建一个新的对象，消耗空间。

3.移动赋值

    my_string::string ret;
    ret = my_string::to_string(1234);//调用移动赋值

当不使用移动赋值的时候，以上代码是两段深拷贝实现的： 首先str会调用移动构造，生成临时对象，然后临时对象再调用赋值拷贝构造(深拷贝)，定义ret。 当引入移动赋值之后，这个过程就变成了str调用移动构造生成临时对象，临时对象再通过移动运算符重载生成ret，整个过程中没有一次深拷贝。 C++11中，所有STL容器中，都会提供一个右值引用的版本。

四、默认移动构造和移动赋值重载函数

与六大成员函数一样，编译器在一定的条件下，也会生成自己的默认移动构造函数，只不过生成的条件更加复杂：

1.如果你自己没有实现移动构造函数，并且没有实现析构函数，拷贝构造，拷贝赋值构造中的任意一个。那么编译器会自动生成一个默认构造函数。默认生成的移动构造函数，对内置类型进行直接拷贝，对于自定义类型，如果有对应的移动构造函数就调用其对应的移动构造函数，如果没有那么调用拷贝构造。

2.如果你没自己实现移动赋值重载函数，且没有实现析构函数，拷贝构造，拷贝赋值重载中的任何一个，编译器会自动生成一个移动赋值重载函数。默认生成的移动赋值重载函数，对内置类型直接进行赋值，对于自定义类型，如果有对应的移动赋值重载函数就调用其对应的移动赋值重载函数，如果没有则调用拷贝赋值。

3.如果你提供了移动赋值构造或者移动赋值重载函数，那么编译器就不会自动生成。

五、完美转发

1.万能引用

在模板中，&&表示的不是右值引用，而是万能引用，即既可以接收左值，又可以接收右值。

void PerfectForward(T&& t)
{
    Fun(forward<T>(t));
}

此时传入的t既可以是左值，也可以是右值。

2.完美转发

运行以下程序，发现最终识别的都是左值引用。

void Func(int&& x)
{
	cout << "rvalue" << endl;
}
void Func(int& x)
{
	cout << "lvalue" << endl;
}
template<class T>
void PerfectForward(T&& t)
{
	Func(t);
}
int main()
{
	PerfectForward(10);//左值
	int a;
	PerfectForward(a);//左值
	PerfectForward(move(a));//左值
}	

这是因为右值引用一旦引用了，就变成了左值，如果我们还希望保持该右值引用的特性的话，需要使用forward函数来对其进行封装：

	Func(forward<T>(t));

forward(t)来进行封装的意义在于，保持t原来的属性，如果它原来是左值那么封装之后还是左值，如果它是右值的引用，则将其还原成右值。该函数的作用称为完美转发，由于这一性质，STL容器的插入也可以使用右值引用来实现。 即支持：

vector<int> v;
v.push_back(111);

在该右值引用版本的插入中，调用的就是forward(val)。