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前言：对引用的底层理解
一、左值与右值
提问：左值在左，右值在右？
二、左值引用与右值引用
1.提问：右值引用为左值？
2.不能取地址≠没有地址
3.左右值引用的绑定
4.左右值引用的比较
三、右值引用的意义
1.左值引用的使用场景
作为函数参数
作为函数返回值
2.左值引用的局限
3.右值引用和移动语义
前言：对引用的底层理解
在区分左右值引用之前，我先补充一下对引用的理解。
相较于C语言，C++引入了一种语法：引用，我们需要了解的是，为什么C语言没有引用，而C++有呢？
在C语言中，设计者希望语言保持简单并且支持直接操作内存，因此选择使用指针完成数据的传递，通过指针，C语言可以实现对变量的直接访问和修改；
在C++中，引入了更高级抽象机制，引用作为一种高级抽象比指针更安全、易用，并且在实现参数传递和返回值时不需要&、*操作符，更符合直观语义，便于面向对象编程。
引用被看作一种别名，在上层，是变量的别名，但在底层，其实是地址的别名，为什么这么说呢：
在语言层面，int num = 10；表示创建一个int类型的变量num，并初始化为10：
但是跳出高级语言层面，我们来看底层：num并不是什么变量名称，num对应了一个地址，是一个位于进程地址空间栈区的地址；int也不是什么类型，它表示从该地址往后的4字节的空间被进程使用了，要以4字节为一个整体，修改该地址上的内容；而字面常量10呢，用二进制表示00001010，根据辅助对象的不同进行提升或截断，10要赋值给int对象，先被提升成32bit即4字节，存储时将这些字面值从正文代码区拷贝到num对应的栈区地址上。
所以，引用实际上是地址的别名，是与地址建立的一种映射关系，我们可以通过不同的别名访问同一块地址空间，由于引用并不直接接触地址，这使得程序出错的可能性减少，安全性也提高了。
说完了引用，我们来说一下左值右值：
一、左值与右值
左值与右值统称为值类别，它们都是表示数据的表达式，而左右的区分决定了表达式的使用方式，为什么这么说呢？下面来左值右值的特点就知道了：
左值：可以获取地址，并且可以对其赋值。如变量名、数组指针等
int a = 10; // a 是左值，&a 有效
a = 15; // 可以对左值进行赋值
int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
arr[2] = 10; // arr[2] 是左值，可以被赋值
class MyClass {
public:
int value;
};
MyClass obj;
obj.value = 5; // obj.value 是左值
右值：不可以取地址，也不能对其赋值。如：字面常量、表达式返回值、函数返回值
int x = 5; // 5 是右值，不能取地址
std::string("temporary"); // 这是一个右值，不能取地址
int y = x + 10; // x + 10 是右值，不能取地址
提问：左值在左，右值在右？
左值只能出现在 = 左边，右值只能出现在 = 右边吗？
虽然这种说法很符合左右值取名的定义，但是这种说法是不准确的：
int a = 10;
int b = a; // a是左值，但是在=右边
// 10 = a; // 报错，左边必须为左值
赋值符号 = 左边必须是左值（右值不行），并且是可修改的左值（const修饰的左值不行）
二、左值引用与右值引用
传统的C++语法中就有引用的语法，而C++11中新增了右值的引用语法特征，下面这些都是左值引用的情况：
int main()
{
// 以下的p、b、c、*p都是左值
int* p = new int(0);
int b = 1;
const int c = 2;
// 以下几个是对上面左值的左值引用
int*& rp = p;
int& rb = b;
const int& rc = c;
int& pvalue = *p;
return 0;
}那右值引用该怎么用呢，我们怎么对字面常量 10 进行引用呢？左值引用是在类型后面加&，右值引用就是在类型后面加&&：
int main()
{
double x = 1.1, y = 2.2;
// 以下几个都是常见的右值
10;
x + y;
fmin(x, y);
// 以下几个都是对右值的右值引用
int&& rr1 = 10;
double&& rr2 = x + y;
double&& rr3 = fmin(x, y);
// 这里编译会报错：error C2106: “=”: 左操作数必须为左值
10 = 1;
x + y = 1;
fmin(x, y) = 1;
return 0;
}1.提问：右值引用为左值？
左值引用是左值吗，右值引用是右值吗？
引用作为表达式的别名，它本身也是一个表达式，所以也有左右值之分，要进行区分，我们对它进行取地址，看看可不可行：
我们发现，ra作为左值引用，rb作为右值引用，它们都可以被取地址并且赋值，说明它们都是左值，这就很奇妙了，左值引用为左值并不奇怪，但是右值引用也是左值，这是为什么呢？
要了解原因，我们就得从左值右值的底层入手：
2.不能取地址≠没有地址
我们知道，字面常量（如 2）作为右值是不能取地址的，也就是&10这种做法是被禁止的，但是右值不能被取地址，就代表它没有地址吗？显然不是：
我们上面提到过，int num = 2; 这段代码被编译后会放到进程空间的正文代码区，那么系统怎么知道你要用2去初始化num呢，因为正文代码区存储了10的二进制序列以及它要放入的地址信息以及把10放入该地址的指令。
回头看这个规则：右值不能被取地址，2有地址吗？当然右，如果没有地址，系统怎么知道初始化的值是2。所以不能取地址不是因为没有地址，而是因为这个地址指向只读数据区，该地址上的数据只有在程序运行后才会被系统读取，由于数据不能被修改，所以编译器禁止取地址操作（取到地址就可以凭借地址对数据进行篡改），于是编译失败。
2的地址是禁止访问的，但是rb作为2的右值引用，却可以进行地址访问，这不应该啊，唯一合理解释就是，右值的引用与右值并不共用一块地址。
3.左右值引用的绑定
左值引用（例如int &ref = a;）确实直接绑定到左值的地址，即原始对象的内存位置。这意味着左值引用和原始对象共享同一个地址：
但是右值引用本身并不是直接对右值地址的引用，而是编译器会分配一个新的存储地址，将右值的值拷贝到该位置。
因此可以作如下区分：
1️⃣左值引用绑定左值的 值+地址
2️⃣右值引用只绑定右值的 值，不绑定地址，额外分配一块地址
4.左右值引用的比较
左值引用：
1.左值引用只能引用左值，不能引用右值。
2.但是const左值既可以引用左值，也可以引用右值
int main()
{
// 左值引用只能引用左值，不能引用右值。
int a = 10;
int& ra1 = a;
// ra为a的别名
//int& ra2 = 10; // 编译失败，因为10是右值
// const左值引用既可引用左值，也可引用右值。
const int& ra3 = 10;
const int& ra4 = a;
return 0;
}右值引用：
1.右值引用只能引用右值，不能引用左值
2.但是右值引用可以引用move以后的左值（move将左值转化成右值）
int main()
{
// 右值引用只能右值，不能引用左值。
int&& r1 = 10;
// error C2440: “初始化”: 无法从“int”转换为“int &&”
// message : 无法将左值绑定到右值引用
int a = 10;
int&& r2 = a;
// 右值引用可以引用move以后的左值
int&& r3 = std::move(a);
return 0;
}三、右值引用的意义
右值引用到底有什么意义呢，C++11为什么要推出右值引用这个概念呢？
在右值引用出现之前，只存在左值引用，那么就说明，左值引用存在短板，需要右值引用来补齐。
1.左值引用的使用场景
作为函数参数
我们用对象作为参数传递的时候，使用左值引用可以避免对象的拷贝，在传递较大对象或包含复杂数据结构的对象时，可以显著提高效率，下面用一个自定义string类来演示，出现拷贝构造时会打印信息：
// 拷贝构造
string(const string& s)
:_str(nullptr)
{
cout << "string(const string& s) -- 深拷贝" << endl;
string tmp(s._str);
swap(tmp);
}
// 赋值重载
string& operator=(const string& s)
{
cout << "string& operator=(string s) -- 深拷贝" << endl;
string tmp(s);
swap(tmp);
return *this;
}
可以看到，使用左值引用避免了一次拷贝构造（深拷贝）
作为函数返回值
左值引用也可以作为函数的返回值，从而可以通过函数调用直接操作该变量，比如访问数组元素、链表节点这戏：
#include <iostream>
int& getElement(int arr[], int index) {
return arr[index]; // 返回数组元素的引用
}
int main() {
int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
getElement(arr, 2) = 10; // 修改返回的元素
std::cout << arr[2] << std::endl; // 输出：10
return 0;
}
但是左值引用作为函数返回值的情况，有一个局限，那就是当函数返回对象是一个局部变量（出了函数作用域就不存在了），就不能使用左值引用返回，只能传值返回。这会有什么影响呢？
2.左值引用的局限
当我们用传值返回的方式返回一个局部对象，例如下面这个函数（将整形转成字符串）
my::string to_string(int value)
{
bool flag = true;
if (value < 0)
{
flag = false;
value = 0 - value;
}
my::string str; // 局部变量
while (value > 0)
{
int x = value % 10;
value /= 10;
str += ('0' + x);
}
if (flag == false)
{
str += '-';
}
std::reverse(str.begin(), str.end());
return str;
}
int main()
{
my::string str = to_string(123);
}上面这种情况会进行几次拷贝构造？编译器说是一次，但其实是两次，这里是编译器进行优化了：
由于对象作为局部变量在函数结束时就会销毁，所以要想保留对象的内容，就需要一个临时对象来接收（即返回对象ret），此时就会调用一次拷贝构造，将局部变量的内容拷贝到返回对象中，返回对象也只是临时的，它的作用就是在外部需要接收时，再将内容拷贝构造给新的对象，所以总共是发生了两次拷贝构造：
不过现在的编译器会优化成一次拷贝构造，将局部对象直接作为函数临时对象拷贝给接收对象：
无论如何，至少都要进行一次深拷贝，面对较大对象时，会很大程度上影响性能，那么可不可以不多这一次拷贝构造呢，就是将局部对象的内容直接传给外部接收对象，左值引用不能做到的事情，右值引用可以做到。
3.右值引用和移动语义
上述拷贝构造函数的参数都是左值引用，所以我们需要重新定义拷贝构造函数，其参数列表为右值引用。
在左值引用传参的拷贝构造函数中，由于左值引用传递的对象仍然在其他地方使用，所以我们需要定义一个临时对象tmp，开辟一块新的空间，将传入参数的数据安全地拷贝到tmp中，然后通过swap将tmp的内容与this对象进行交换，这种拷贝称为深拷贝。
而在右值引用传参的拷贝构造函数中，由于右值引用传递的对象（例如临时变量）即将销毁，我们可以直接“窃取”其资源，就不用深拷贝了，所以它叫做移动拷贝，将别人的资源转移到自己身上。
// 移动构造
string(string&& s)
:_str(nullptr)
, _size(0)
, _capacity(0)
{
cout << "string(string&& s) -- 移动语义" << endl;
swap(s);
}
// 移动赋值
string& operator=(string&& s)
{
cout << "string& operator=(string&& s) -- 移动语义" << endl;
swap(s);
return *this;
}
如此一来，大大提升了效率。
以上就是对左值引用与右值引用的介绍与个人理解，欢迎指正~
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