關於左值右值和左值引用右值引用

       C++ 11中引入的一個很是重要的概念就是右值引用。理解右值引用是學習「移動語義」（move semantics）的基礎。而要理解右值引用，就必須先區分左值與右值。
       對左值和右值的一個最多見的誤解是：等號左邊的就是左值，等號右邊的就是右值。左值和右值都是針對表達式而言的，左值是指表達式結束後依然存在的持久對 象，右值是指表達式結束時就再也不存在的臨時對象。一個區分左值與右值的便捷方法是：看能不能對錶達式取地址，若是能，則爲左值，不然爲右值。下面給出一些 例子來進行說明。

  int a =  10;
  int b =  20;
  int *pFlag = &a;
 vector< int> vctTemp;
 vctTemp.push_back( 1);
  string str1 =  " hello  ";
  string str2 =  " world ";
  const  int &m =  1;

       請問，a，b, a+b, a++, ++a, pFlag, *pFlag, vctTemp[0], 100, string("hello"), str1, str1+str2, m分別是左值仍是右值？
           a和b都是持久對象（能夠對其取地址），是左值；
           a+b是臨時對象（不能夠對其取地址），是右值；
           a++是先取出持久對象a的一份拷貝，再使持久對象a的值加1，最後返回那份拷貝，而那份拷貝是臨時對象（不能夠對其取地址），故其是右值；
           ++a則是使持久對象a的值加1，並返回那個持久對象a自己（能夠對其取地址），故其是左值；
           pFlag和*pFlag都是持久對象（能夠對其取地址），是左值；
           vctTemp[0]調用了重載的[]操做符，而[]操做符返回的是一個int &，爲持久對象（能夠對其取地址），是左值；
           100和string("hello")是臨時對象（不能夠對其取地址），是右值；
           str1是持久對象（能夠對其取地址），是左值；
           str1+str2是調用了+操做符，而+操做符返回的是一個string（不能夠對其取地址），故其爲右值；
           m是一個常量引用，引用到一個右值，但引用自己是一個持久對象（能夠對其取地址），爲左值。
      區分清楚了左值與右值，咱們再來看看左值引用。左值引用根據其修飾符的不一樣，能夠分爲很是量左值引用和常量左值引用。
      很是量左值引用只能綁定到很是量左值，不能綁定到常量左值、很是量右值和常量右值。若是容許綁定到常量左值和常量右值，則很是量左值引用能夠用於修改常量 左值和常量右值，這明顯違反了其常量的含義。若是容許綁定到很是量右值，則會致使很是危險的狀況出現，由於很是量右值是一個臨時對象，很是量左值引用可能 會使用一個已經被銷燬了的臨時對象。
      常量左值引用能夠綁定到全部類型的值，包括很是量左值、常量左值、很是量右值和常量右值。
      能夠看出，使用左值引用時，咱們沒法區分出綁定的是不是很是量右值的狀況。那麼，爲何要對很是量右值進行區分呢，區分出來了又有什麼好處呢？這就牽涉到C++中一個著名的性能問題——拷貝臨時對象。考慮下面的代碼：

vector< int> GetAllScores()
{
 vector< int> vctTemp;
 vctTemp.push_back( 90);
 vctTemp.push_back( 95);
  return vctTemp;
}

       當使用vector<int> vctScore = GetAllScores()進行初始化時，實際上調用了三次構造函數。儘管有些編譯器能夠採用RVO（Return Value Optimization）來進行優化，但優化工做只在某些特定條件下才能進行。能夠看到，上面很普通的一個函數調用，因爲存在臨時對象的拷貝，致使了額 外的兩次拷貝構造函數和析構函數的開銷。固然，咱們也能夠修改函數的形式爲void GetAllScores(vector<int> &vctScore)，但這並不必定就是咱們須要的形式。另外，考慮下面字符串的鏈接操做：

  string s1( " hello ");
  string s = s1 +  " a " +  " b " +  " c " +  " d " +  " e ";

       在對s進行初始化時，會產生大量的臨時對象，並涉及到大量字符串的拷貝操做，這顯然會影響程序的效率和性能。怎麼解決這個問題呢？若是咱們能肯定某個值是 一個很是量右值（或者是一個之後不會再使用的左值），則咱們在進行臨時對象的拷貝時，能夠不用拷貝實際的數據，而只是「竊取」指向實際數據的指針（相似於 STL中的auto_ptr，會轉移全部權）。C++ 11中引入的右值引用正好可用於標識一個很是量右值。C++ 11中用&表示左值引用，用&&表示右值引用，如：

  int &&a =  10; 

       右值引用根據其修飾符的不一樣，也能夠分爲很是量右值引用和常量右值引用。
       很是量右值引用只能綁定到很是量右值，不能綁定到很是量左值、常量左值和常量右值（VS2010 beta版中能夠綁定到很是量左值和常量左值，但正式版中爲了安全起見，已不容許）。若是容許綁定到很是量左值，則可能會錯誤地竊取一個持久對象的數據， 而這是很是危險的；若是容許綁定到常量左值和常量右值，則很是量右值引用能夠用於修改常量左值和常量右值，這明顯違反了其常量的含義。
       常量右值引用能夠綁定到很是量右值和常量右值，不能綁定到很是量左值和常量左值（理由同上）。
       有了右值引用的概念，咱們就能夠用它來實現下面的CMyString類。

class CMyString
{
public:
     //  構造函數
 CMyString( const  char *pszSrc = NULL)
 {
  cout <<  " CMyString(const char *pszSrc = NULL) " << endl;
   if (pszSrc == NULL)
  {
   m_pData =  new  char[ 1];
   *m_pData =  ' \0 ';
  }
   else
  {
   m_pData =  new  char[strlen(pszSrc)+ 1];
   strcpy(m_pData, pszSrc);
  }
 }

     //  拷貝構造函數
 CMyString( const CMyString &s)
 {
  cout <<  " CMyString(const CMyString &s) " << endl;
  m_pData =  new  char[strlen(s.m_pData)+ 1];
  strcpy(m_pData, s.m_pData);
 }

     //  move構造函數
 CMyString(CMyString &&s)
 {
  cout <<  " CMyString(CMyString &&s) " << endl;
  m_pData = s.m_pData;
  s.m_pData = NULL;
 }

     //  析構函數
 ~CMyString()
 {
  cout <<  " ~CMyString() " << endl;
  delete [] m_pData;
  m_pData = NULL;
 }

     //  拷貝賦值函數
 CMyString & operator =( const CMyString &s)
 {
  cout <<  " CMyString &operator =(const CMyString &s) " << endl;
   if ( this != &s)
  {
   delete [] m_pData;
   m_pData =  new  char[strlen(s.m_pData)+ 1];
   strcpy(m_pData, s.m_pData);
  }
   return * this;
 }

     //  move賦值函數
 CMyString & operator =(CMyString &&s)
 {
  cout <<  " CMyString &operator =(CMyString &&s) " << endl;
   if ( this != &s)
  {
   delete [] m_pData;
   m_pData = s.m_pData;
   s.m_pData = NULL;
  }
   return * this;
 }

private:
  char *m_pData;
};

        能夠看到，上面咱們添加了move版本的構造函數和賦值函數。那麼，添加了move版本後，對類的自動生成規則有什麼影響呢？惟一的影響就是，若是提供了 move版本的構造函數，則不會生成默認的構造函數。另外，編譯器永遠不會自動生成move版本的構造函數和賦值函數，它們須要你手動顯式地添加。
        當添加了move版本的構造函數和賦值函數的重載形式後，某一個函數調用應當使用哪個重載版本呢？下面是按照判決的優先級列出的3條規則：
             一、常量值只能綁定到常量引用上，不能綁定到很是量引用上。
             二、左值優先綁定到左值引用上，右值優先綁定到右值引用上。
             三、很是量值優先綁定到很是量引用上。
        當給構造函數或賦值函數傳入一個很是量右值時，依據上面給出的判決規則，能夠得出會調用move版本的構造函數或賦值函數。而在move版本的構造函數或 賦值函數內部，都是直接「移動」了其內部數據的指針（由於它是很是量右值，是一個臨時對象，移動了其內部數據的指針不會致使任何問題，它立刻就要被銷燬 了，咱們只是重複利用了其內存），這樣就省去了拷貝數據的大量開銷。
        一個須要注意的地方是，拷貝構造函數能夠經過直接調用*this = s來實現，但move構造函數卻不能。這是由於在move構造函數中，s雖然是一個很是量右值引用，但其自己倒是一個左值（是持久對象，能夠對其取地 址），所以調用*this = s時，會使用拷貝賦值函數而不是move賦值函數，而這已與move構造函數的語義不相符。要使語義正確，咱們須要將左值綁定到很是量右值引用上，C++ 11提供了move函數來實現這種轉換，所以咱們能夠修改成*this = move(s)，這樣move構造函數就會調用move賦值函數。