深入完美转发

深入探讨右值引用应用中的完美转发

1.为什么使用完美转发

我们先看以下的案例：

class CMyClass
{
public:
	CMyClass() {};
	~CMyClass() {};
	int m_1 = 1;
protected:
private:

};
void Code_1(int t)
{
	_tprintf(_T("%d"),t);
}

void Code_1(CMyClass t)
{
	_tprintf(_T("%d"),t.m_1);
}

template<typename T>
void Forward_1(T t)
{
    Code_1(t);
}

int _tmain()
{
    CMyClass Object;
    Forward_1(Object); //左值
    Forward_1(CMyClass()); //右值
    return 0;
}

我们的Forward_1函数使用值传递参数，会有以下问题：

• 值参数会产生额外临时对象拷贝

所以我们考虑使用引用传递，因为引用传递有以下特性：

• 传入引用类型不会有额外的内存开销

所以我们实现以下代码：

void Code_2(int& t)
{
	_tprintf(_T("%d"),t);
}

void Code_2(CMyClass& t)
{
	_tprintf(_T("%d"),t.m_1);
}

template<typename T>
void Forward_2(T& t)
{
    Code_2(t);
}

int _tmain()
{
    CMyClass Object;
    Forward_2(Object); //左值
    Forward_2(CMyClass()); //右值
    return 0;
}

但又出现了一个问题：

• 如何区分左值和右值？

这就涉及到完美转发，即让一个函数既可以接收左值，又可以接收右值

2.函数重载实现完美转发

我们对引用传递参数的代码进行修改，使其可以初步实现完美转发，主要使用了常函数重载：

void Code_2(int& t)
{
	_tprintf(_T("Left"));
}
void Code_2(const int& t)
{
    _tprintf(_T("Right"))
}
void Code_2(CMyClass& t)
{
	_tprintf(_T("Left"));
}
void Code_2(const CMyClass& t)
{
    _tprintf(_T("Right"));
}
template<typename T>
void Forward_1(T& t)
{
    Code_2(t);
}

int _tmain()
{
    CMyClass Object;
    Forward_1(Object); //左值
    Forward_1(CMyClass()); //右值
    return 0;
}

在未出现右值引用这一C++新特性前，常函数重载是实现完美转发的惯用方式

但本文主要介绍使用右值引用实现完美转发的方式，因为常函数重载具有以下缺点：

• 编写大量的重载函数模板 造成代码冗余 因为各个模板都需要重载
• 无法实现移动语义 因为常函数内部无法对成员进行修改 不能move

为了解决以上问题，引入右值引用的方法

3.右值引用实现完美转发

在函数模板中使用右值引用的语法定义参数被解释为可以接收右值，也可以接收左值此时被成为“万能引用”

template<typename T>
void Forward_2(T&& t)
{
	Code_2(t);
}

但这是还存在问题：无论传入的形参时左值还是右值，对于模板来说，形参都是可以寻址的，因此都是一个左值

解决方法：

template<typename T>
	void Forward_2(T&& t)
	{
		Code_2(forward<T>(t)); //对形参进行强制类型转换 当时左值时还是左值，右值还是右值域，使用的主要方法是引用折叠，如下
	}

Forward_3(Object); //左值还是左值
//Forward_3(T&& &) == Forward_3(T&) //引用折叠

Forward_3(CMyClass()); //右值还是右值
//

右值引用的好处 是可以对成员变量进行一个写操作 相较于常引用的优点 但常引用既可以绑定左值 又可以绑定右值

此时Code_2代码需要重写：

void Code_2(int& t)
{
	_tprintf(_T("Left"));
}
void Code_2(int&& t)
{
	_tprintf(_T("Right"));
}

void Code_2(CMyClass& t)
{
	_tprintf(_T("Left"));
}
void Code_2(CMyClass&& t)
{
	_tprintf(_T("Right"));
}