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关于c++:C完美转发

jiezi

1. std::forawrd

std::forward<T>(arg) 能够实现完满转发，即如果 arg 是一个右值援用，则转发之后后果仍是右值援用；反之，如果 arg 是一个左值援用，则转发之后后果仍是左值援用.

#include <iostream>

struct BigObject
{char data[1 << 10];
};

void g(BigObject& o)
{std::cout << "lvalue reference\n";}

void g(BigObject&& o)
{std::cout << "rvalue reference\n";}

template <typename T>
void f(T&& arg)
{g(std::forward<T>(arg));
}


int main()
{
    BigObject o;
    f(o);

    f(BigObject());
}
lvalue reference
rvalue reference

2. 为什么须要完满转发？

  • 在函数模板编程中，常有一种场景是应用模板参数去调用另一个函数（如，上例中 f 去调用 g），这时候如果只提供值传递版本会显得效率太低。
  • 函数的参数个别会尽可能地设为援用类型，以防止对象拷贝带来的昂扬开销.
  • 为了使一个函数既能够承受左值，又能够承受右值，C++11 之前的解决方案是将参数类型设为 const Type&. 但这并不是很不便，如限度了参数是常量.
  • 如果函数 g 既提供了左值援用版本和右值援用版本，则最好的状况是函数 f 能够依据参数类型去调用相应版本的 g. 而完满转发正能够满足此要求.

3. 援用折叠规定

  • 右值援用和右值援用叠加将失去右值援用；
  • 右值援用和左值援用叠加将失去左值援用；
  • 左值援用和左值援用叠加将失去左值援用.
template <typename T>
using TR = T&;
                           // v 的类型
TR<int> v;                 // int&
TR<int>& v;                // int&
TR<int>&& v;               // int&
template <typename T>
using TRR = T&&;
                            // v 的类型
TRR<int> v;                 // int&&
TRR<int>& v;                // int&
TRR<int>&& v;               // int&&

4. 完满转发的原理 

template< class T >
T&& forward(typename std::remove_reference<T>::type& t) noexcept;

template< class T >
T&& forward(typename std::remove_reference<T>::type&& t) noexcept;

std::remove_reference<T> 的作用就是去掉 T 中的援用，它是通过模板特化来实现：

template< class T > struct remove_reference      {typedef T type;};
template< class T > struct remove_reference<T&>  {typedef T type;};
template< class T > struct remove_reference<T&&> {typedef T type;};

根据上述援用折叠规定，如果 T 是 int&，则 T&& 即为 int&；反之，如果 T 是 int&&，则 T&& 为 int&&.

5. forwarding reference

上例函数 f 中的 T&& 实际上被称为 forwarding reference. 它是一种非凡类型的援用，它保留了函数参数的值类别（category），使得能够通过 std::forward 来转发它.

forwarding reference 包含以下两种：

  • 在函数模板中，没有被 const 或 volatile 润饰的、申明为右值援用的类型形参：

    template<class T>
int f(T&& x) {                    // x is a forwarding reference
  return g(std::forward<T>(x)); // and so can be forwarded
}

template<class T>
int g(const T&& x); // x is not a forwarding reference: const T is not cv-unqualified

  • auto&&，但如果它跟着一个花括号括起的初始值列表，则它不是 forwarding reference：

    auto&& vec = foo();       // foo() may be lvalue or rvalue, vec is a forwarding reference
g(std::forward<decltype(vec)>(vec)); // forwards, preserving value category

auto&& z = {1, 2, 3}; // *not* a forwarding reference (special case for initializer lists)

for (auto&& x: f()) {// x is a forwarding reference; this is the safest way to use range for loops}
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