在C语言中，我们常常会提起左值（lvalue）,右值（rvalue）这样的称呼，而在编译程序时，编译器有时也会报出错误信息中包含 左值，右值说法。不过左值、右值通常不是通过一个严谨的定义而为人所知。下面我通过这样一个例子，来引导大家认识： 左值，右值，左值引用，右值引用，常量左值引用。
#include<iostream>
struct Copyable{
Copyable() {
std::cout<< "copied...." << std::endl;
}
Copyable(const Copyable ©)
{
std::cout<< "copied" << std::endl;
}
};
Copyable ReturnRvalue()
{
// 这是返回的 右值
return Copyable();
}
// 1. 接收右值表达式
void AcceptValue(Copyable copy)
{
}
// 2. 右值引用减少对象开销，并延迟对象生命周期
// 直观意义：为临时变量续命，也就是为右值续命，因为右值在表达式结束后就消亡了，
// 如果想继续使用右值，那就会动用昂贵的拷贝构造函数。
void AcceptRef(Copyable && copy)
{
}
// 3. 常量左值引用减少对象开销，并延迟对象生命周期
void AcceptRef_2(const Copyable& copy){}
int main()
{
Copyable copy;
std::cout << "Pass by value:" << std::endl;
AcceptValue(ReturnRvalue());
std::cout << "Passs by reference: " << std::endl;
AcceptRef(ReturnRvalue());
std::cout << "Passs by reference_2: " << std::endl;
AcceptRef(ReturnRvalue());
}
// 打印结果： g++ -std=c++11 main.cpp -fno-elide-constructors
// Copyable copy
construct.....
Pass by value:
// ReturnRvalue() 函数：调用一次构造函数构造Copyable ，一次拷贝构造函数作为ReturnRvalue函数返回值，一次拷贝函数作为AcceptValue函数实参
construct.....
copied construct
copied construct
Passs by reference:
// ReturnRvalue() 函数：调用一次构造函数构造Copyable ,一次拷贝构造函数作为ReturnRvalue函数返回值，由于是引用传递，那么直接将此返回值作为AcceptRef函数实参
construct.....
copied construct
// ReturnRvalue() 函数：调用一次构造函数构造Copyable ,一次拷贝构造函数作为ReturnRvalue函数返回值，由于是引用传递，那么直接将此返回值作为AcceptRef函数实参
Passs by reference_2:
construct.....
copied construct
上面的例子：我们用到了
- 函数形参为左值，然后将右值表达式作为实参绑定到左值
- 函数形参为右值引用，然后将右值作为实参绑定右值引用
- 函数形参为常量左值引用，然后将右值作为实参绑定到 常量左值引用
1. 将右值绑定到 左值
💚💚 这种绑定方式的特点：
- 函数 ReturnRvalue() 在运行结束后，返回值（右值临时变量）复制一份作为实参传递给 AcceptValue() 函数后就不会存活下去了。
这样会导致：Copyable 这个对象构建两次。浪费内存。
2. 将右值绑定到 常量左值引用
💚💚
- AcceptRef使用了引用传递，在 以 ReturnRvalue 返回的右值为参数的时候，AcceptRef 就可以直接使用产生的临时值（并延长其生命周期）。
- 这个临时值的生命周期就和 AcceptRef() 生命周期一致
3. 将右值绑定到右值引用
💚💚
- AcceptRef使用了引用传递，在 以 ReturnRvalue 返回的右值为参数的时候，AcceptRef 就可以直接使用产生的临时值（并延长其生命周期）。
- 这个临时值的生命周期就和 AcceptRef() 生命周期一致。
总结：
🧡 通过上面三个小节，我们总结了 将右值绑定到 ：左值，常量左值引用，右值引用的情况，下面以这个为例子，分析左值、右值含义，通常情况下，哪些是左值哪些是右值。
5. 左值，右值和右值引用
6. 引用类型可以引用的的值类型
7. 全能类型，常量左值引用用途
7.1 拷贝构造函数
对C++程序员来说，编写C++程序有一条必须注意的规则，就是在类中红包含了一个指针成员的话，那么就要特别注意 拷贝函数的编写，因为一不小心，就会出现内存泄漏。
#include<iostream>
using namespace std;
class HasPtrMem {
public:
// 默认构造函数
HasPtrMem():d(new int(0)) {}
~HasPtrMem()
{
delete d;
}
int *d;
};
int main()
{
HasPtrMem a;
HasPtrMem b(a);
cout<< *a.d << endl;
cout<< *b.d << endl;
}
// 打印结果
free(): double free detected
💚💚 根据上图我们作如下分析
- 由于没有提供拷贝函数，C++会默认提供一个拷贝函数 （这个编译器源码编译后可以看出）
- 默认的拷贝函数类似于 memcpy按位拷贝，这样会造成一个问题：a.d 和 b.d 都指向一个内存地址
- 那么当main函数结束后，a和b 对象纷纷调用析构函数，当对象a 析构完毕之后，b.d 就变成了一个悬挂指针，不能指向有效的内存地址
如果在不小心的情况下，对此指针做解引用，那么就势必会引起严重的错误。
这个问题在C++中非常经典，这样的拷贝构造方式在C++上被称为 “浅拷贝” ，在位声明定义拷贝构造函数的情况下，C++会为每个类生成一个 浅拷贝构造函数。
💚💚 解决浅拷贝带来的问题 ：自定义拷贝函数，实现深拷贝
我们为 HasPtrMem添加一个拷贝构造函数，拷贝构造函数从堆中分配内存，并将分配的新内存交还给 d,又用 *(h.d) 进行初始化，通过这样的方法很好的避免了 悬挂指针的困扰
7.2解决浅拷贝（深拷贝）
在章节7.1 中，拷贝构造函数为指针成员分配新的内存再进行内容拷贝的做法在C++编程中是不可违背的。
但是这个里面会有一个问题，这个问题就是：临时对象a 以及 对象的成员 int* d 指针指向的堆内容，但是又没有使用到，这就是一种浪费。
看下面这个例子
#include<iostream>
using namespace std;
class HasPtrMem {
public:
HasPtrMem():d(new int(0))
{
cout<< "Construct: "<< ++ n_cstr<< endl;
}
HasPtrMem(const HasPtrMem& h):d(new int(*h.d))
{
cout<< "copy construct: " << ++n_cptr << endl;
}
~HasPtrMem()
{
cout<< "Destruct: " << ++ n_dstr<< endl;
}
int *d;
static int n_cstr;
static int n_cptr;
static int n_dstr;
};
int HasPtrMem::n_cstr = 0;
int HasPtrMem::n_dstr= 0;
int HasPtrMem::n_cptr= 0;
HasPtrMem GetTemp() {return HasPtrMem();}
int main()
{
HasPtrMem a = GetTemp();
}
// 编译选项
g++ -std=c++11 main_3.18.cpp -fno-elide-constructors
Construct: 1
copy construct: 1
Destruct: 1
copy construct: 2
Destruct: 2
Destruct: 3
💚💚 根据上面的打印可知：HasPtrMem 类构造函数调用了一次，拷贝构造函数调用了两次。析构函数调用了3次，为什么会出现这个情况了 。下面，我通过一张图来说明。
上图显示：GetTemp() 函数需要经历 两次拷贝函数，才可以让 对象 a 使用，由于拷贝函数进行了深拷贝，虽然解决了 指针悬挂问题，但是拷贝函数会 新建 堆内存（new int()） , 这是非常昂贵了。文章来源：https://www.toymoban.com/news/detail-444541.html
- 可以想象一下如果类 HasPtrMem 成员 的指针指向非常大的堆内存，那么拷贝构造的过程就会非常昂贵。
- 更加令人堪忧的是，临时变量的产生和销毁对程序员是不可见的，并不会影响程序的运行，即使是性能有所下降，也不容易察觉。
8. 解决深拷贝问题
在第七节中，我们知道深拷贝带来临时对象复制，如果 一个类中存在指针变量，且指向非常大内存，那么在拷贝过程中必然会耗费内存，如果解决这个问题了，C++11 引入了右值和 move 语义，可以极大的提高性能，详细分析见我的下一篇文章。
move语义文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-444541.html
到了这里，关于C++：深入理解C++11新特性：Chapter3：左值和右值的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容，请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章，希望大家以后多多支持TOY模板网！
