【原创】C++11：左值和右值（深度分析）

——原创，引用请附带博客地址

2019-12-06 23:42:18 这篇文章分析的还是不行，先暂时放在这以后再更新。

本篇比较长，需要耐心阅读

以一个实际问题开始分析

class Sub{}
Sub GetInstance(){
return Sub();
}
int main(){
Sub a=GetInstance();
....
////////////////////////////////////////////////////////////////////

【分析】：例子比较简易，主要通过GetInstance方法返回一个Sub实例，在这个过程中，发生的事情如下：

1. GetInstance内部执行Sub()构造一次，由于是临时变量，在函数结束后被析构。
2. 返回的临时变量又克隆一份给返回值，这个过程调用一次复制构造函数。
3.  在main函数中，由于赋值又调用了一次复制构造函数。

整个过程执行了三次构造（包括复制构造），最关键的问题在于，在GetInstance()方法中第一次构造的Sub实例在函数结束后被析构，存在的意义只在于被复制构造给返回值。

又假定，如果Sub对象非常巨大，那么得到实例a的代价非常巨大。整个来看，函数内构造的Sub实例没有太大意义，一个设想是能不能把这个Sub实例保存下来，这样至少节省了一次构造。换句话说，能不能把将要消失的临时对象保存下来，延长它的生命周期？

左值右值定义

一般说法，可以取地址的，有名字的是左值，反之，不能取地址，没有名字的是右值。
比如：a=b+c;
&a是允许的操作，而&(b+c)不能通过编译，因此a是一个左值，而(b+c)是一个右值。

C++11中，右值由两个概念组成，一个是将亡值，另一个是纯右值。

纯右值

纯右值是C++98中标准中右值的概念，主要用于辨识临时变量和一些不跟对象关联的值。
（*注：不跟对象关联，这段话非常特别，后面再解释）

比如：非引用返回的函数返回的临时变量值就是纯右值。
1. 一些运算表达式，比如1+3产生的临时变量值为纯右值。
2. 不跟对象关联的字面量值，比如2、'c'、true等，也是纯右值。

将亡值

将亡值是C++11新增的跟右值引用相关的表达式，这种表达式通常是将被移动的对象（移为他用），比如返回右值引用T &&的函数返回值、std::move的返回值（后面详细解释）

在C++11的程序中，所有的值必属于左值、将亡值、纯右值三者之一

右值引用

一个小例子说明

int && Add(){
    return 1+2;
}

【分析】：方法Add返回一个右值，一般情况下，此处的右值随着方法结束而消失，但是通过右值引用，可以将生命周期延续，此处的 int &&就是右值引用。

左右值引用的绑定

一般来说，右值引用不能绑定左值，比如：
int a=10;
int &&b=a;
此处不能通过。

那么，左值引用能不能绑定右值呢？

int && Add(){ //右值引用
　　return 1+2;
}
int &a=Add();

此处不能通过编译，但是有一个例外，像下面这种情形是可以的。
const int &a=Add();

唯独多了一个const，这个const很神奇，下面详细解释一下const

const

被const修饰的常量左值引用，可以接纳非常量左值、常量左值、右值对其进行初始化，是什么意思呢？下面以例子说明

void Add(const int &a,const int &b){
    std::cout<<a+b<<std::endl;
}

【分析】：Add方法的形参是两个const左值引用，因此在调用时分为三种情形：
1.
const int a=1;
const int b=2;
Add(a,b); //这种属于常量左值入参

2.
int a=1;
int b=2;
Add(a,b); //这种属于非常量左值入参

3.
Add(1,2); //这种属于右值，直接拿右值1，2进行调用

尤其对于第3种情形，如果Add的形参不是常量左值引用，比如 Add(int a,int b)，那么第3种情形不能通过。

可以看出，const常量左值引用接纳能力非常强，算是“万能”引用类型。因此，const左值引用可以绑定右值
比如：const int & a=10;完全可行，

但是，常量左值引用有一个缺点，就是其生存周期中只能是“只读的”。

函数返回值究竟是什么是类型？

首先将前面的分析做个阶段总结
1. 右值引用不能绑定左值
2. 左值引用绑定右值分为两种情况：
（1） 如果是非const的左值引用只能绑定左值
（2） const常量左值引用几乎是万能的，可以绑定常量、非常量左值，或右值
下面看个例子：
class Sub{...}

Sub GetInstance(){
return Sub();
}
Sub &sub=GetInstance(); //可以通过编译

【分析】：GetInstance（）返回的究竟是哪种类型呢？
如果是右值，根据前面的结论，非常量左值引用是不可以绑定右值的，但结果是编译可以通过。

这个问题很神奇，现在的结论是：函数返回的都是右值。

回到最前面的右值定义：

这里提到一句，不跟对象关联的值，但是上述GetInstance方法返回的是类Sub的实例，所以，这里算不算是特殊对待呢？

将VS的警告级别提升，可以看到如下警告：

从警告中可以推断出，函数返回的确实是右值，而编译器在这里使用了“非标准扩展初始化”才会使这一句通过。

结论如下：

函数返回的是右值，但是和对象有关联的右值，似乎规则放松了一点，可以被非常量左值引用绑定，使用的是【非标准扩展初始化】

12232