C++11之move与forward

右边值引用

右值引用是C++11中引入的新特性 , 它实现了转移语义和精确传递。它的主要目的有两个方面：

消除两个对象交互时不必要的对象拷贝，节省运算存储资源，提高效率。
能够更简洁明确地定义泛型函数。

1. 左值与右值的区别

右值引用和左值引用的区别：

左值可以寻址，而右值不可以。
左值可以被赋值，右值不可以被赋值，可以用来给左值赋值。
左值可变,右值不可变（仅对基础类型适用，用户自定义类型右值引用可以通过成员函数改变）。

int a = 0;   // a是左值，0是右值
int b = rand();  // b是左值，rand()是右值
//左值有名称，可根据左值获取其内存地址，而右值没有名称，不能根据右值获取地址。

右值引用作用：大部分时间和左指引用一样，但是有一点区别，他能够绑定到临时变量（右值）
延长了右值的生命周期。
类的右值是一个临时对象，如果没有被绑定到引用，在表达式结束时就会被废弃。于是我们可以在右值被废弃之前，移走它的资源进行废物利用，从而避免无意义的复制。
（1）避免拷贝，提高性能，实现move()，避免无意义复制、析构开销减少
（2）避免重载参数的复杂性，实现forward()

2. 引用叠加规则、右值引用的特殊类型推断规则

左值引用A&和右值引用A&& 可相互叠加
即：X& &、X& &&、X&& &都折叠成X&
X&& &&折叠为X&&

A& + A& = A&
A& + A&& = A&
A&& + A& = A&
A&& + A&& = A&&

举例示例，void foo(T&& x)中，如果T是int&, x为左值语义，如果T是int&&, x为右值语义。

右值引用的特殊类型推断规则：当将一个左值传递给一个参数是右值引用的函数，且此右值引用指向模板类型参数(T&&)时，编译器推断模板参数类型为实参的左值引用，如：

template<typename T> 
void f(T&&);

int i = 42;
f(i)
//上述的模板参数类型T将推断为int&类型，而非int。

3. std::move的作用

减少一次资源的创建与释放。
而是仅仅复制了指针，并将源对象的指针置空。因为源对象是一个右值，不会再被使用。这样的构造函数被称为“转移（移动）构造函数”。
一个左值转换为右值。如此可以让对象可以在转移语义中使用。

//如果类X包含一个指向某资源的指针，在左值语义下，类X的赋值构造函数如下：
X::X(const X& other)
{
  // ....
  // 销毁资源 
  // 复制other的资源，并使指针指向它
  // ...
}

//应用代码如下，其中，tmp被赋给a之后，便不再使用。
X tmp;
// ...经过一系列初始化...
X a = tmp;
//首先执行一次默认构造函数(tmp申请资源)，再执行一次复制构造函数(a复制资源),
//最后退出作用域时再执行一次析构函数(tmp释放资源)。
//--------------------------------------------------------------------------------------
如下实现move:
X::X(const X& other)
{
  // 交换this和other的资源        
}

4. std::move的实现

std::move用于强制将左值转化为右值。其实现方式如下：

template<class T> 
typename remove_reference<T>::type&&
std::move(T&& a) noexcept
{
  typedef typename remove_reference<T>::type&& RvalRef;
  return static_cast<RvalRef>(a);
}

当a为int左值(右值)时，根据引用叠加原理，T为int&, remove_reference<T> = int, std::move返回类型为int&&，即右值引用。

std::move(string("hello"))调用解析：

首先，根据模板推断规则，确地T的类型为string;

typename remove_reference<T>::type && 的结果为 string &&;

move函数的参数类型为string&&;

static_cast<string &&>(t)，t已经是string&&，于是类型转换什么都不做，返回string &&;

string s1("hello"); std::move(s1); 调用解析：

首先，根据模板推断规则，确定T的类型为string&;

typename remove_reference<T>::type && 的结果为 string&

move函数的参数类型为string& &&，引用折叠之后为string&;

static_cast<string &&>(t)，t是string&，经过static_cast之后转换为string&&, 返回string &&;

5. 完美转发

完美转发实现了参数在传递过程中保持其值属性的功能，即若是左值，则传递之后仍然是左值，若是右值，则传递之后仍然是右值。

6. std::forward()

std::forward只有在它的参数绑定到一个右值上的时候，它才转换它的参数到一个右值。

class Foo
{
public:
    std::string member;

    template<typename T>
    Foo(T&& member): member{std::forward<T>(member)} {}
};

6. 对比

std::move执行到右值的无条件转换。就其本身而言，它没有move任何东西。
std::forward只有在它的参数绑定到一个右值上的时候，它才转换它的参数到一个右值。
std::move和std::forward只不过就是执行类型转换的两个函数；std::move没有move任何东西，std::forward没有转发任何东西。在运行期，它们没有做任何事情。它们没有产生需要执行的代码，一byte都没有。
std::forward<T>()不仅可以保持左值或者右值不变，同时还可以保持const、Lreference、Rreference、validate等属性不变。