C++ Templates 5-万能引用完美转发

这里是《C++ Tempaltes 2th》的读书笔记

万能引用(Universal Reference)

在模板中，存在一种万能引用模板，其参数是T&&：

1
2
template <typename T>
void foo(T&&);

这种引用时可以同时接收左值和右值引用的（不像T&只能接受左值引用）：

1
foo(3); // T&& -> int&&;  T -> int

当传入一个右值/右值引用时，它会将其推导为对应的引用。

1
2
3
4
5
6
7
int a = 32;
const int b = 64;
const int& ra = a;

foo(a);    // T -> int&;        T&& -> int&
foo(b);    // T -> const int&;  T&& -> const int&
foo(ra);   // T -> const int&;  T&& -> const int&

注意这里T的推导：被推导为int&或const int&而不是int或const int！

这个规则在转发函数参数时会造成问题：

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
template <typename T>
void foo(T&);  // 针对值引用

template <typename T>
void foo(T&&);  // 针对右值

// 调用foo函数的万能引用模板
template <typename T>
void caller(T&& t) {
    foo(t);
}

这个时候，无论t是T还是T&，t都会被视为T&，都会调用左值引用的foo函数（第一个函数）。

完美转发

要解决如上的参数转发问题，必须要使用完美转发。

完美转发会保留变量原本的特性：

可变变量转发后仍然可变
const变量转发后仍然为const
可移动对象转发后仍然是可移动的

完美转发就一个函数：std::forward()，我们需要这么用：

1
2
3
4
template <typename T>
void caller(T&& t) {
    foo(std::forward<T>(t));
}

使用万能引用的麻烦

使用万能引用的时候，T会被视为T&，这意味着你没办法在函数体内声明非引用变量：

1
2
3
4
5
6
7
template <typename T>
void foo(T&& t) {
    T x; // ERROR, T -> T&
}

int a = 10;
foo(a);

这里由于T会被推断为int&，所以这里x的声明是错误的。

std::move

std::move说白了就是一个类似于static_cast的强制类型转换，它会将所有的类型强转到右值引用。但是其本身不会进行移动操作。

注意以下代码：

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
class String {
public:
    String() = default;
    String(const String&);
    String(String&&);
};


// call
String a;
String b(std::move(a)); // [1]

const String c;
String b(std::move(c)); // [2]

这里[1]将会调用String的拷贝构造函数，这毋庸置疑。

但是[2]同时也会调用拷贝构造函数。记住，std::move只是将类型强转为右值引用，这意味着其会保留const标识，也就是说[2]中经过std::move之后的类型为const String&&，这类型和移动构造函数的类型不符，所以会调用拷贝构造函数。

std::move和std::forward的区别

他们两个本质上都是强制类型转换，只不过std::move无条件转换，而std::forward是只有参数为右值引用的时候才会转换。