探究C++中左值、右值与引用问题

我的理解

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　　首先得知道，引用是一个左值，而常量引用是一个右值。两者最关键的地方在于，左值可以被取到地址，而右值取不到地址，这个性质就决定了右值不能在 “=” 的左侧。

　　对于 lValue rValue，从语言角度，我的理解是：如果是左值，那么它在当前作用域内都可以被取得，而如果是右值，那么它只能在当前一条语句中被取得。

　　从汇编角度类比，左值是一个内存单元里的数据，我们可以通过相对应的地址找到它，而右值是立即数或一个暂时存储在寄存器里的值。

　　

C与C++中的左值、右值

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　　C 中可以通过赋值号 “=” 简单地判断，比如

 int a = 42; // 表达式a是左值，字面值常量42是右值
    int b = 43; // 表达式b是左值，字面值常量43是右值

    a = b; // 表达式a和表达式b都是左值
    b = a; // 表达式a和表达式b都是左值
    a = a * b; // 表达式a是左值， 表达式a*b是右值

    int c = a * b; // ok，表达式c是左值，表达式a*b是右值
    a * b = 42; // error，表达式a*b是右值，右值不能出现在赋值操作符的左边
                //lvalue required as left operand of assignment

　　但是在 C++ 中，由于自定义类引入的一些新的特性，这些就没那么简单了。

　　当一个对象被用作右值的时候，用的是对象的值（内容）；当对象被用作左值的时候，用的是对象的身份（在内存中的位置）。

　　C++中常见的左右值如下：

• • 赋值运算符（=）的左侧运算对象必须是一个非常量的左值，其结果也仍然是一个左值。
  • 递增和递减运算符（++和–）必须作用于左值运算对象，前置版本将对象本身作为左值返回，后置版本则将对象原始值的副本作为右值返回。
  • 箭头运算符（->）作用于一个指针类型的运算对象，结果是一个左值。
  • 点运算符（.）分成两种情况： 
    
    • 如果成员所属的对象是左值，那么结果是左值。
    • 如果成员所属的对象是右值，那么结果是右值。
  • 条件运算符（? :）的两个表达式都是左值或者能转换成同一种左值类型时，运算的结果是左值；否则运算的结果是右值。
  • 取地址运算符（&）作用于一个左值运算对象，返回一个指向该运算对象的指针，这个指针是一个右值。
  • 内置解引用运算符*、迭代器解引用运算符*、内置下标运算符[]、容器下标运算符[]的求值结果都是左值。
  • 算术运算符的运算对象和求值结果都是右值。
  • 逻辑运算符（！，&&，||）的运算对象和求值结果都是右值。
  • 关系运算符（<，<=，>，>=，==，!=）的运算对象和求值结果都是右值。
  • 函数的返回类型决定函数调用是否是左值。 
    
    • 调用一个返回引用类型的函数得到左值。
    • 调用一个返回其他类型的函数得到右值。

记忆方法

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　　我的记忆规则有两条：

　　　　I）左值持久，右值短暂。

　　　　 　　左值是持久的，而右值要么是常量，要么是表达式求值所产生的临时对象。

　　　　II）一切变量都是左值，但const量是例外。

两个错误例子

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　　例一：在递归时，用由构造函数刚构造出来的对象作为引用绑定的对象　　　　

　　　　

//错误样例
int func(Object &a) { //假设 Object 有构造方法;引用需要绑定左值
    if (...) return ...;         
     
    return func(a(30)); //错误，a(30)是一个临时对象，是右值，而引用需要的是左值 
　　//我觉得这儿可以沿用 C 中判断左值、右值的方法：a(30) 不能放在等号左侧，所以是右值 
}

//改进方法1
int func(const Object &a) { //常量引用绑定右值
    if (...) return ...;          
    func(a(30)); 
}

//改进方法2
int func( Object &a) { 
    if (...) return ...;
    Object b = a(30); // b是左值       
    func(b); 
}

　　例二：参数左右值匹配问题与函数类型问题

#include<iostream>
using namespace std;

string func1 (string &s) {
    string s2;
    return s2;        
}

string& func2 (string &s) {
    string s2; 
    return s2;  //注意，其实s2不应返回，因为它是个局部变量
    //这里主要是强调函数类型对左值、右值的影响
}

const string func3 (string &s) {
    return "1234";        
}

int func4 (const string &s)  {
    return 0;
}

int main (void) 
{
    string s1 = "123456";  // s1 是左值
    string &s2 = func1(s1);  //引用需要左值，而 func1() 非引用类型，它返回的是右值，所以错误
    string &s3 = func2(s2);  //引用需要左值，由于 func2() 为引用类型，它返回的是左值，所以编译器通过
    string &s4 = func3(s1);  // func3()返回的是右值，而 s3需要的是左值，所以出错    
    func4(s1);  // 标准规定不论是左值还是右值都可以转化成常量引用，所以正确
    return 0;
}

    因为常量引用不仅可以接收普通引用和常量引用，而且还表明了函数不能修改它实参的值，利于访问控制，所以把函数不会改变的形参定义为常量引用是一个很好的习惯。