C C 左值右值及引用

c和c++中定義了引用型別(reference type)，存在左值引用(lvalue reference)。而在c++11中，新增了右值引用(rvalue reference)這一概念，雖然個人感覺右值引用用處不大，但在此一併討論。

首先，我們討論左值和右值兩個概念。

左值(lvalue)：乙個標識非臨時性物件的表示式。通常來說，可以將程式中所有帶名字的變數看做左值。

右值(rvalue)：相對的，右值標識是臨時性物件的表示式，這類物件沒有指定的變數名，都是臨時計算生成的。

考慮以下**：

vectorarr(3);
const int x = 2;
int y;
int z = x + y;
string str = "foo";
vector*ptr = &arr;

在上述**中，arr, str, y, z等都是左值，x也是乙個左值，且他不是乙個可修改的左值；而類似於2, x+y這類臨時(沒有專屬變數名)的值則是右值。

我們可以這樣理解引用：乙個引用是它所引用物件的同義詞，是其另乙個變數名。

看這樣一段**：

#inclulde int main()

執行結果如下：

(1)左值引用

左值引用的宣告是通過在某個型別後放置乙個符號&來進行的。前文**中的int & y = x;便是乙個左值引用。

需要注意的是，在定義左值引用時，=右邊的要求是乙個可修改的左值。因此下面幾種左值引用都是錯誤的：

#include int main()

編譯執行，報錯如下：

(2)右值引用

類似於左值引用，右值引用便是對右值的引用，它是通過兩個&&來宣告的。

#include int main()

執行結果如下：

引用和指標的區別我們知道，指標是在記憶體中存放位址的一種變數，cpu能夠直接通過而變數名訪問唯一對應的記憶體單元，且每個記憶體單元的位址都是唯一的。

而變數名和引用，都可以看做記憶體的乙個標籤或是識別符號，計算機通過是否符合識別符號判斷是否為目標記憶體，而乙個記憶體可以有多個識別符號

因為目前右值引用用途不大，故此處僅列舉較為常見的左值引用用途

(1)作為複雜名稱變數的別名

我們可以寫出類似如下的語句：

auto & whichlist = thelist[myhash(x, thelist.size())];

可以看到，我們用簡短的whichlist代替了其原本複雜的名稱，這能夠簡化我們的**書寫。

(2)用於rangefor迴圈

設想我們希望通過rangefor迴圈使乙個vector物件所有值都增加1，下面的rangefor迴圈是做不到的、

for (auto x : arr)   // x僅相當於每個元素的拷貝
++x;

但我們可以通過使用引用達到這一目的

for (auto & x : arr)
++x;

(3)避免複製大的物件假定有乙個findmax函式，它返回乙個vector中最大的元素。若給定vector儲存的是某些大的物件時，下述**中的x拷貝返回的最大值到x的記憶體中：

auto x = finamax(vector);

在大型的專案中這顯然會增大程式的開銷，這時我們可以通過引用來減小這類開銷

auto & x = findmax(vector);

類似的，我們在處理函式返回值的時候也可以使用傳引用返回。但是要注意，當返回的是類中私有屬性時，傳回的引用會導致外界能夠對其修改。

(4)參與函式中的引數傳遞

在c和c++的函式中，addself(int x)這類函式對直接傳入的引數進行修改並不會改變原有引數的值。而有時我們希望能夠實現類似swap(int a, int b)這類能夠修改原引數的函式時，我們可以通過1.傳入指標和2.傳入引用實現。

swap函式的實現是乙個很好的例子

#include void swap_non(int, int);    // 直接傳入引數 
void swap_p(int *, int *);  // 傳入指標
void swap_r(int &, int &);  // 傳入引用
int main()
void swap_non(int a, int b)
void swap_p(int * a, int * b)
void swap_r(int & a, int & b)

執行結果如下：

可以看到，只有在傳入指標和傳入引用時變數才真正交換。

對直接傳入引數和傳入指標仍不理解的可以看這篇部落格，在此不再描述。

前面我們討論3.(3)時，談到可以使用引用來減少複製產生的記憶體開銷。

考慮這樣一種情況，在進行元素交換時，我們通常使用乙個快取變數temp來臨時儲存資料；而對temp直接進行=的賦值操作時，實際上temp複製了一次原有物件的記憶體，但我們需要只是物件之間的移動而不是複製，而c++stl中的std::move函式便可以達成這一操作。

這可能有些抽象，讓我們通過例子來看看：

void swap(vector& x, vector& y)

上述例子是c++stl中std::swap的原始碼之一，相信它很好的示範了std::move是如何使用的，而在原始碼中使用，也足以說明它的高效。

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