右值引用是C++11中新增的一種新的引用類型，它可以通過減少內存的重復申請、拷貝和釋放，有效的提高C++程序的性能。理解什么是右值引用，首先要理解C++11中的lvalue、rvalue、xvalue，詳情請參考:C++11 中的左值、右值和將亡值.
右值引用和非常量引用的唯一區別是，非常量引用(non-const reference)通常綁定一個非臨時變量，而右值引用通常綁定一個臨時變量。
一個常量引用(const reference)既可以綁定臨時變量，也可以綁定非臨時變量。正是因為常量引用(const reference)的這個特性，當類的聲明中沒有移動構造函數時，即A(A&& rhs){}，傳遞臨時變量，任然可以調用A(const A& rsh){}構造函數進行構造。
右值引用，避免深拷貝
一個深拷貝的例子
class A
{
public:
A() : m_ptr(new int(0))
{
cout << "construct" << endl;
}
A(const A& rhs) : m_ptr(new int(*rhs.m_ptr)) // 拷貝構造函數
{
cout << "copy construct" << endl;
}
~A()
{
cout << "destruct" << endl;
delete m_ptr;
}
private:
int* m_ptr;
};
A Get(bool flag)
{
A a, b;
if (flag)
{
return a;
}
return b;
}
int main()
{
A a = Get(false);//調用拷貝構造函數
return 0;
}
執行結果：
construct
construct
copy construct
destruct
destruct
destruct
問題：上述例子中Get函數會返回臨時變量，然后通過這臨時變量拷貝構造一個新的對象a，臨時變量在拷貝構造完成之后就銷毀了，如果堆內存很大，這個拷貝構造就比較消耗時間，帶來性能的損耗，是否有方法避免臨時對象的拷貝構造呢？
答案：右值引用
改進深拷貝的例子
在class A中添加如下移動構造函數
A(A&& rhs) : m_ptr(rhs.m_ptr) //移動構造函數
{
rhs.m_ptr = nullptr;
cout << "move construct" << endl;
}
執行結果：
construct
construct
move construct
destruct
destruct
destruct
- 改進之后，不再調用拷貝構造函數，而是調用了移動構造函數(move construct)。從移動構造函數的實現可以看到，它的參數是一個右值引用類型的參數T&&，這里沒有深拷貝，只有淺拷貝，這樣就避免了對臨時對象的深拷貝，和資源的重復申請和釋放，提高了性能；
- Get(false)函數返回的是一個右值，因此調用了參數類型為A&&的移動構造函數；
- 移動構造函數只是將臨時對象的資源做了淺拷貝，從而避免了深拷貝的開銷，提高了性能；
-
這就是所謂的移動語義(move semantic)，右值引用的一個重要目的就是支持移動語義；
移動構造和拷貝構造的內存變化情況如下圖所示：
image.png
假設對象A中有一個指向堆內存的指針m_ptr，則在拷貝構造B時，B會重新申請一份和A相同的內存并拷貝A.m_ptr內存中的內容，然后釋放A.m_ptr。
image.png
若使用移動構造，則B只需要先將B.m_ptr=A.m_ptr，再將A.m_ptr設置為nullptr即可，這樣就避免了內存的重新申請、拷貝和釋放。
左值引用和右值引用
- 右值引用就是對一個右值進行引用的類型，因為右值不具名，因此只能通過引用的方式找到它；
- 通過右值引用的聲明，該右值又“重獲新生”，其聲明周期與右值引用類型變量的生命周期一樣；
- 無論聲明為右值引用還是左值引用都必須立即初始化；
右值引用主要為了解決下面兩個問題
- 移動語義 (move semantic)
- 完美轉發 (perfect forwarding)
移動語義(move semantic)
問題： 移動語義是通過右值引用來匹配臨時值的，那么，普通的左值是否也能借助移動語義來優化性能呢？
- C++11 為了解決上述問題，提供了std::move方法來將左值轉換為右值，從而方便應用移動語義；
- move實際上并不能移動任何東西，他唯一的功能是將一個左值強制轉換為一個右值引用，使我們可以通過右值引用使用該值；
- It's confusing, because "move" is a verb; it sounds like it should do something. But in fact it's just a cast, just like const_cast or reinterpret_cast. Like those casts, std::move just lets us use an object in a different way; on its own, it doesn't do anything.
模擬string中移動構造函數的例子
class string {
public:
string(const string& other); // Copy constructor, exists pre C++11
string(string&& other) { // Move constructor, new in C++11
length = other.length;
capacity = other.capacity;
data = other.data;
other.data = nullptr;
}
private:
size_t length;
size_t capacity;
const char* data;
};
- 移動構造函數的處理流程：① 獲取臨時變量other中的指針、拷貝其他非指針成員，② 將臨時對象的指針設置為空，
other.data = nullptr;。若不將other.data設置為空，other.data 將被釋放兩次，導致程序異常。下面是使用string的例子，當使用臨時變量構造時，調用移動構造函數。
string a(get_string()); // move constructor
string b(a); // copy constructor
string c(std::move(b)); // move constructor
注意：若string中沒有移動構造函數string(string&& other)，上述的
string c(std::move(b));仍然將調用拷貝構造函數進行構造，因為string(const string& other)的參數是const reference。
模擬string中的賦值操作符
通過上面的分析，你肯定發現這種寫法也可以應用到string的賦值操作符上，代碼如下：
class string {
public:
string& operator=(const string& other); // Copy assn operator, pre C++11
string& operator=(string&& other) { // Move assn operator, new in C++11
length = other.length;
capacity = other.capacity;
delete data; // OK even if data is null
data = other.data;
other.data = nullptr;
return *this;
}
};
string a, b;
a = get_string(); // Move assignment
a = b; // Copy assignment
a = std::move(b); // Move assignment
C++11中，編譯器將會在類中自動添加移動構造函數和移動賦值操作符，因此C++11中，聲明一個類，編譯器會默認添加構造函數、拷貝構造函數、析構函數、移動構造函數和移動賦值操作，號稱類中的"5駕馬車"，而不是C++11之前的“3駕馬車”。
若用戶自定義拷貝構造函數，編譯器將不會自動添加移動構造函數和移動賦值操作?？梢栽谶@些函數之后添加 = delete，顯示的阻止編譯器自動添加對應的函數。
完美轉發 (perfect forwarding)
轉下一篇C++11 模板推導、引用折疊和完美轉發。
