谈谈右值与右值引用

之前学习了C++的左值右值，但只留在了对于概念的理解上面。今天学习了一下移动构造函数，临时对象/将亡值即将被销毁时会唤起移动构造函数。还有一个std::move()，它的主要作用是将一个左值转换为右值引用，从而强制使用移动构造函数或移动赋值运算符。所以这个std::move()只是进行了一个类型转换而已，并不会触发移动操作。使用std::move（）后，我们就可以调用接受右值引用的函数。

1
2
3
4

template<typename T>
constexpr typename std::remove_reference<T>::type&& move(T&& arg) noexcept {
    return static_cast<typename std::remove_reference<T>::type&&>(arg);
}

再回顾一下左右值的定义：

左值：通常指的是有名字的变量或者持久对象，可以取它的地址。
右值：通常是临时对象，比如函数返回的临时对象、字面量（除了字符串字面量，它实际上是左值）等。

右值引用：使用两个&&表示，例如 int&&。右值引用可以绑定到右值，但不能绑定到左值。

我看有些教程说右值不能取地址，我一直对此非常疑惑：右值为什么不能取地址？既然存在，那肯定在内存/寄存器里，那么右值引用又是什么？

通过右值引用，我们可以延长右值的生命周期，右值引用本身是一个左值，因为它有名字。所以我们可以对右值引用取地址，这个地址就是被引用的右值对象的地址。

主要需要搞清楚两个问题：

1. 右值引用是一个左值？是
2. 右值引用是否在内存中创建了一个新对象，复制了即将销毁的右值？

不是的。右值引用并不创建新对象，它只是引用了那个右值（临时对象）。但是，由于右值引用本身是一个左值，所以当使用右值引用时，实际上是在直接操作那个临时对象。

1
2
3
4
5
6

int main() {
    MyString&& rref = MyString("Hello"); // 右值引用绑定到临时对象
    // 这里，临时对象的生命周期被延长到与rref相同
    // 没有创建新对象，也没有复制数据，rref就是临时对象的别名
    return 0;
}

在这个例子中，用一个右值引用rref绑定了一个临时对象。根据C++规则，这样做会延长临时对象的生命周期，使其与右值引用的生命周期相同。所以，在main函数结束前，这个临时对象都不会被销毁。这里没有发生拷贝，也没有移动，只是给临时对象起了一个别名。

BUT

看看到现在，还是用高层的概念去解释一个新的概念。如果一直在高层徘徊，就会产生很多疑问：临时对象是在内存中存储吗？int&&a=2, 2的地址不能被取到，那为什么用右值引用就能取了？那是不是意味着编译器在中间就是开了一个临时对象呢？又有说表达式结束，临时对象就会被销毁。那么如果还是按照刚刚那些高层概念解释，对象都被销毁了，右值引用还在引用什么呢？

还是下到汇编看看。终于在知乎找到了一篇文章，终于在汇编层面解答了我上面的问题：

https://zhuanlan.zhihu.com/p/389978619?share_code=IPKeoBHAwX3u&utm_psn=1960118829079307210

下面是答案：

int &&a=0;

其中a是一个右值引用。

这个汇编代码等价于一个左值引用（底层看就是指针常量）引用了一个匿名变量，此匿名变量在C++中不可见，但其实该变量存在于栈上。总结来说，右值引用的底层就是一个指针指向了一个匿名变量。那么如果对右值引用重新赋值修改，改的就是匿名变量的值。