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C++左值和右值(详解版)

前面讲过,引用是一个变量,它引用其他变量的内存位置。例如,来看以下代码:

int x = 34;
int &lRef = x;

在该代码中,标识符 IRef 就是一个引用。在声明中,引用是通过 & 符号来指示的,它出现在类型与变量的标识符之间,这种类型的引用称为左值引用

可以将左值看作是一个关联了名称的内存位置,允许程序的其他部分来访问它。在这里,我们将 "名称" 解释为任何可用于访问内存位置的表达式。所以,如果 arr 是一个数组,那么 arr[1] 和 *(arr+1) 都将被视为相同内存位置的“名称”。

相对而言,右值则是一个临时值,它不能被程序的其他部分访问。为了说明这些概念,请看以下程序段:
int square(int a)
{
    return a * a;
}
int main()
{
    int x = 0; // 1
    x = 12; // 2
    cout << x << endl; // 3
    x = square(5); // 4
    cout << x << endl; // 5
    return 0;
}
在该程序中,x 是一个左值,这是因为 x 代表一个内存位置,它可以被程序的其他部分访问,例如上面注释的第 2、3、4 和 5 行。

而表达式 square(5) 却是一个右值,因为它代表了一个由编译器创建的临时内存位置,以保存由函数返回的值。该内存位置仅被访问一次,也就是在第 4 行赋值语句的右侧。在此之后,它就会立即被删除,再也不能被访问了。

对于包含右值的内存位置来说,其本质就是:它虽然没有名称,但是可以从程序的其他部分访问到它。

C++11 引入了右值引用的概念,以表示一个本应没有名称的临时对象。右值引用的声明与左值引用类似,但是它使用的是 2 个 & 符号(&&),以下代码使用了右值引用打印了两次 5 的平方:
int && rRef = square(5);
cout << rRef << endl;
cout << rRef << endl;
有意思的是,声明一个右值引用,给一个临时内存位置分配一个名称,这使得程序的其他部分访问该内存位置成为了可能,并且可以将这个临时位置变成一个左值。

右值引用不能约束到左值上,所以,以下代码将无法编译:

int x = 0;
int && rRefX = x;

再来看以下初始化语句:

int && rRef1 = square(5);

在初始化完成之后,这个包含值 square(5) 的内存位置有了一个名称,即 rRef1,所以 rRef1 本身变成了一个左值。这意味着后面的这个初始化语句将不会编译:

int && rRef2 = rRef1;

究其原因,就是右侧的 rRef1 不再是一个右值。综上所述,临时对象最多可以有一个左值引用指向它。如果函数有一个临时对象的左值引用,则可以确认,程序的其他部分都不能访问相同的对象。

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