右值引用--C++11

左值引用和右值引用

传统的C++语法中就有引用的语法，而C++11中新增了的右值引用语法特性，所以从现在开始我们
之前学习的引用就叫做左值引用。无论左值引用还是右值引用，都是给对象取别名。
什么是左值？什么是左值引用？
左值是一个表示数据的表达式(如变量名或解引用的指针)，我们可以获取它的地址并且在大多数情况下可以对它赋值 ，左值可以出现赋值符号的左边，右值不能出现在赋值符号左边。定义时const修饰符后的左值，不能给他赋值，但是可以取它的地址。左值引用就是给左值的引用，给左值取别名。

int main()
{
    //以下的都是左值
    int* p = new int(0);
    int a = 1;
    const int b = 2;
    //以下是对上面左值的左值引用
    int*& rp = p;
    int& ra = a;
    const int& rb = b;
    int& pvalue = *p;

    return 0;
}

什么是右值？什么是右值引用？
右值也是一个表示数据的表达式，如：字面常量、临时对象，匿名对象，函数返回值(这个不能是左值引用返回)等等，右值可以出现在赋值符号的右边，但是不能出现出现在赋值符号的左边，右值不能取地址。右值引用就是对右值的引用，给右值取别名。

int main()
{

    double x = 1.1, y = 2.2;
    //以下是常见的右值
    10;
    x + y;
    fmin(x, y);

    //以下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;
}

需要注意的是右值是不能取地址的，但是给右值取别名后，会导致右值被存储到特定位置，且可
以取到该位置的地址，也就是说例如：不能取字面量10的地址，但是rr1引用后，可以对rr1取地
址，也可以修改rr1。如果不想rr1被修改，可以用const int&& rr1 去引用。

int main()
{
     double x = 1.1, y = 2.2;
     int&& rr1 = 10;
     const double&& rr2 = x + y;
     rr1 = 20;
     rr2 = 5.5;  // 报错

     return 0;
}

左值引用与右值引用比较

左值引用总结：

1. 左值引用只能引用左值，不能引用右值。
2. 但是const左值引用既可引用左值，也可引用右值

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;
}

右值引用总结：

1. 右值引用只能右值，不能引用左值。
2. 但是右值引用可以move以后的左值。

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);
     //还可以通过强制类型转换
     int&& r4 = (int&&)a;
     return 0;
}

右值引用使用和意义

前面我们可以看到左值引用既可以引用左值和又可以引用右值，那为什么C++11还要提出右值引
用呢？是不是化蛇添足呢？下面我们来看看左值引用的短板，右值引用是如何补齐这个短板的！

namespace bite {
    class string
    {
    public:
        typedef char* iterator;
        iterator begin()
        {
            return _str;
        }

        iterator end()
        {
            return _str + _size;
        }

        string(const char* str = "")
            :_size(strlen(str))
            , _capacity(_size)
        {
            //cout << "string(char* str)" << endl;
            _str = new char[_capacity + 1];
            strcpy(_str, str);
        }

        // s1.swap(s2)
        void swap(string& s)
        {
            ::swap(_str, s._str);
            ::swap(_size, s._size);
            ::swap(_capacity, s._capacity);
        }

        // 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;
        }

    // 移动构造
    string(string&& s)
        :_str(nullptr)
        , _size(0)
        , _capacity(0)
    {
        cout << "string(string&& s)" << endl;
        swap(s);
    }

    // 移动赋值
    string& operator=(string&& s)
    {
        cout << "string& operator=(string&& s)" << endl;
        swap(s);
        return *this;
    }

    ~string()
    {
        delete[] _str;
        _str = nullptr;
    }
    char& operator[](size_t pos)
    {
        assert(pos < _size);
        return _str[pos];
    }
    void reserve(size_t n)
    {
        if (n > _capacity)
        {
            char* tmp = new char[n + 1];
            strcpy(tmp, _str);
            delete[] _str;
            _str = tmp;
            _capacity = n;
        }
    }

    void push_back(char ch)
    {
        if (_size >= _capacity)
        {
            size_t newcapacity = _capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2;
            reserve(newcapacity);
        }
        _str[_size] = ch;
        ++_size;
        _str[_size] = '\0';
    }

    //string operator+=(char ch)
    string& operator+=(char ch)
    {
        push_back(ch);
        return *this;
    }

    const char* c_str() const
    {
        return _str;
    }

    private:
        char* _str;
        size_t _size;
        size_t _capacity; // 不包含最后做标识的\0
    };

    bite::string to_string(int value)
    {
        bool flag = true;
        if (value < 0)
        {
            flag = false;
            value = 0 - value;
        }
        bite::string str;
        while (value > 0)
        {
            int x = value % 10;
            value /= 10;
            str += ('0' + x);
        }
        if (flag == false)
        {
            str += '-';
        }
        std::reverse(str.begin(), str.end());
        return str;
    }
}

**左值引用的使用场景：**做参数和做返回值都可以提高效率。

**左值引用的短板：**但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。例如：bit::string to_string(int value)函数中可以看到，这里只能使用传值返回， 传值返回会导致至少1次拷贝构造(如果是一些旧一点的编译器可能是两次拷贝构造)。
右值引用和移动语义解决上述问题：
移动构造本质是将参数右值的资源窃取过来，占位已有，那么就不 用做深拷贝了，所以它叫做移动构造，就是窃取别人的资源来构造自己。
移动构造（Move Constructor）与移动赋值（Move Assignment）是C++11及以后版本中引入的重要特性，它们主要用于优化资源管理和提高程序性能，特别是在处理大型对象或涉及资源管理的类时。以下是关于移动构造与移动赋值的详细解释：

移动构造

定义：

移动构造是一种特殊的构造函数，它通过接收一个右值引用（rvalue reference）参数来创建新对象，并从传入的对象中"移动"资源而不是执行深拷贝。移动构造函数的参数类型通常为类类型的右值引用（如MyClass(MyClass&& other)），它允许将资源的所有权从临时对象或即将被销毁的对象转移到新创建的对象中，从而避免不必要的资源复制。

应用场景：

1. 函数返回临时对象：在函数中返回临时对象时，可以通过移动构造函数避免不必要的拷贝操作。
2. 容器操作：在容器中插入或删除临时对象时，移动构造函数可以实现高效操作。
3. 资源管理：对于需要管理底层资源（如内存、文件句柄等）的类，移动构造可以实现资源的转移和所有权的转移。

实现步骤：

1. 资源转移：将参数右值的资源（如动态分配的内存、文件句柄等）转移到新对象中。
2. 置空原对象 ：将原对象的相应资源指针或引用置为空（如nullptr），以确保在析构时不会重复释放资源。

移动赋值

定义：

移动赋值是一种特殊的成员函数（通常重载赋值运算符operator=），它允许将一个对象的资源从另一个对象"移动"到当前对象而不是进行拷贝。移动赋值运算符通常接受一个右值引用类型的参数，并执行资源的转移操作。

应用场景：

1. 对象赋值：当需要将一个即将被销毁的对象的资源转移到另一个对象时，可以使用移动赋值。
2. 资源管理：与移动构造类似，移动赋值也适用于需要管理底层资源的类。

实现步骤：

1. 自我赋值检查 ：首先检查是否是自我赋值（即this == &other），以避免不必要的操作。
2. 资源释放：如果当前对象已经持有资源，需要先释放这些资源。
3. 资源转移：将参数右值的资源转移到当前对象中。
4. 置空原对象：将原对象的相应资源指针或引用置为空。
5. 返回当前对象引用 ：返回*this，以支持链式调用。

总结

移动构造与移动赋值是C++11及以后版本中用于优化资源管理和提高程序性能的重要特性。它们通过资源的转移而不是拷贝来减少不必要的开销，特别适用于处理大型对象或涉及资源管理的类。在实现时，需要注意资源的正确转移和置空原对象以避免资源泄露或重复释放。