本文共 4972 字,大约阅读时间需要 16 分钟。
原文:
std::move
和std::forward
是C++0x中新增的标准库函数,分别用于实现移动语义和完美转发。
下面让我们分析一下这两个函数在gcc4.6中的具体实现。
引用折叠规则
X& + & => X&X&& + & => X&X& + && => X&X&& + && => X&&
函数模板参数推导规则(右值引用参数部分)
当函数模板的模板参数为T
而函数形参为T&&
(右值引用)时适用本规则。
U&
,则模板参数T
应推导为引用类型U&
。根据引用折叠规则,U& + && => U&
,而T&& ≡ U&
,故T ≡ U&
。U&&
,则模板参数T
应推导为非引用类型U
。根据引用折叠规则,U或U&& + && => U&&
,而T&& ≡ U&&
,故T ≡ U或U&&
,这里强制规定T ≡ U
。std::remove_reference
std::remove_reference
为C++0x标准库中的元函数,其功能为去除类型中的引用。
std::remove_reference ::type ≡ Ustd::remove_reference ::type ≡ Ustd::remove_reference ::type ≡ U
static_cast
以下语法形式将把表达式t
转换为T
类型的右值(准确的说是无名右值引用,是右值的一种)
static_cast(t)
无名的右值引用是右值,具名的右值引用是左值。
函数功能
std::move(t)
负责将表达式t
转换为右值,使用这一转换意味着你不再关心t
的内容,它可以通过被移动(窃取)来解决移动语意问题。
源码与测试代码
001| template002| inline typename std::remove_reference<_Tp>::type&&003| move(_Tp&& __t)004| { return static_cast ::type&&>(__t); }
001| #include002| using namespace std;003|004| struct X {};005| int main() {006| X a;007| X&& b = move(a);008| X&& c = move(X());009| }
代码说明
X
类型的左值a
来测试move
函数,根据标准X
类型的右值引用b
只能绑定X
类型的右值,所以move(a)
的返回值必然是X
类型的右值。X
类型的右值X()
来测试move
函数,根据标准X
类型的右值引用c
只能绑定X
类型的右值,所以move(X())
的返回值必然是X
类型的右值。move(a)
这种用左值参数来调用move
函数的情况。_Tp&& ≡ X&, __t ≡ a
。_Tp&& ≡ X&
可推出_Tp ≡ X&
。typename std::remove_reference<_Tp>::type ≡ X
typename std::remove_reference<_Tp>::type&& ≡ X&&
move
函数实体所在的源码第4行。static_cast<typename std::remove_reference<_Tp>::type&&>(__t) ≡ static_cast<X&&>(a)
static_cast<X&&>(a)
将把左值a
转换为X
类型的无名右值引用。move(X())
这种用右值参数来调用move
函数的情况。_Tp&& ≡ X&&, __t ≡ X()
。_Tp&& ≡ X&&
可推出_Tp ≡ X
。typename std::remove_reference<_Tp>::type ≡ X
typename std::remove_reference<_Tp>::type&& ≡ X&&
move
函数实体所在的源码第4行。static_cast<typename std::remove_reference<_Tp>::type&&>(__t) ≡ static_cast<X&&>(X())
static_cast<X&&>(X())
将把右值X()
转换为X
类型的无名右值引用。由9和16可知源码中std::move
函数的具体实现符合标准,因为无论用左值a
还是右值X()
做参数来调用std::move
函数,该实现都将返回无名的右值引用(右值的一种),符合标准中该函数的定义。
函数功能
std::forward<T>(u)
有两个参数:T
与u
。当T
为左值引用类型时,u
将被转换为T
类型的左值,否则u
将被转换为T
类型右值。如此定义std::forward
是为了在使用右值引用参数的函数模板中解决参数的完美转发问题。
源码与测试代码
001| /// forward (as per N3143)002| template003| inline _Tp&&004| forward(typename std::remove_reference<_Tp>::type& __t)005| { return static_cast<_Tp&&>(__t); }006|007| template 008| inline _Tp&&009| forward(typename std::remove_reference<_Tp>::type&& __t)010| {011| static_assert(!std::is_lvalue_reference<_Tp>::value, "template argument"012| " substituting _Tp is an lvalue reference type");013| return static_cast<_Tp&&>(__t);014| }
001| #include002| using namespace std;003|004| struct X {};005| void inner(const X&) { cout << "inner(const X&)" << endl;}006| void inner(X&&) { cout << "inner(X&&)" << endl;}007| template 008| void outer(T&& t) {inner(forward (t));}009|010| int main()011| {012| X a;013| outer(a);014| outer(X());015| inner(forward (X()));016| }
运行结果:
inner(const X&)inner(X&&)inner(X&&)
代码说明
X
类型的左值a
来测试forward
函数,程序输出表明outer(a)
调用的是inner(const X&)
版本,从而证明函数模板outer
调用forward
函数在将参数左值a
转发给了inner
函数时,成功地保留了参数a
的左值属性。X
类型的右值X()
来测试forward
函数,程序输出表明outer(X())
调用的是inner(X&&)
版本,从而证明函数模板outer
调用forward
函数在将参数右值X()
转发给了inner
函数时,成功地保留了参数X()
的右值属性。outer(a)
这种调用forward
函数转发左值参数的情况。T&& ≡ X&, t ≡ a
。T&& ≡ X&
可推出T ≡ X&
。forward<T>(t) ≡ forward<X&>(t)
,其中t
为指向a
的左值引用。forward
函数实体所在的源码第4行或第9行。forward
函数,_Tp ≡ X&
。typename std::remove_reference<_Tp>::type ≡ X
typename std::remove_reference<_Tp>::type& ≡ X&
__t
与实参t
类型相同,因此函数匹配成功。forward
函数,_Tp ≡ X&
。typename std::remove_reference<_Tp>::type ≡ X
typename std::remove_reference<_Tp>::type&& ≡ X&&
__t
与实参t
类型不同,因此函数匹配失败。forward
函数。static_cast<_Tp&&>(__t) ≡ static_cast<X&>(t) ≡ a
inner(forward<T>(t)) ≡ inner(static_cast<X&>(t)) ≡ inner(a)
outer(a) ≡ inner(forward<T>(t)) ≡ inner(a)
,再次单步调用将进入测试代码第5行的inner(const X&)
版本,左值参数转发成功。outer(X())
这种调用forward
函数转发右值参数的情况。T&& ≡ X&&, t ≡ X()
。T&& ≡ X&&
可推出T ≡ X
。forward<T>(t) ≡ forward<X>(t)
,其中t
为指向X()
的右值引用。forward
函数实体所在的源码第4行或第9行。forward
函数,_Tp ≡ X
。typename std::remove_reference<_Tp>::type ≡ X
typename std::remove_reference<_Tp>::type& ≡ X&
__t
与实参t
类型相同,因此函数匹配成功。forward
函数,_Tp ≡ X
。typename std::remove_reference<_Tp>::type ≡ X
typename std::remove_reference<_Tp>::type&& ≡ X&&
__t
与实参t
类型不同,因此函数匹配失败。static_cast<_Tp&&>(__t) ≡ static_cast<X&&>(t) ≡ X()
inner(forward<T>(t)) ≡ inner(static_cast<X&&>(t)) ≡ inner(X())
outer(X()) ≡ inner(forward<T>(t)) ≡ inner(X())
,再次单步调用将进入测试代码第6行的inner(X&&)
版本,右值参数转发成功。由17和32可知,源码中std::forward
函数的具体实现符合标准,因为无论用左值a
还是右值X()
做参数来调用带有右值引用参数的函数模板outer
,只要在outer
函数内使用std::forward
函数转发参数,就能保留参数的左右值属性,从而实现了函数模板参数的完美转发。
转载地址:http://phsws.baihongyu.com/