右值引用是C++11中新增的一种新的引用类型，它可以通过减少内存的重复申请、拷贝和释放，有效的提高C++程序的性能。理解什么是右值引用，首先要理解C++11中的lvalue、rvalue、xvalue，详情请参考:C++11 中的左值、右值和将亡值.
右值引用和非常量引用的唯一区别是，非常量引用(non-const reference)通常绑定一个非临时变量，而右值引用通常绑定一个临时变量。
一个常量引用(const reference)既可以绑定临时变量，也可以绑定非临时变量。正是因为常量引用(const reference)的这个特性，当类的声明中没有移动构造函数时，即A(A&& rhs){}，传递临时变量，任然可以调用A(const A& rsh){}构造函数进行构造。
image.png
右值引用，避免深拷贝
一个深拷贝的例子
class A
{
public:
A() : m_ptr(new int(0))
{
cout << "construct" << endl;
}
A(const A& rhs) : m_ptr(new int(*rhs.m_ptr)) // 拷贝构造函数
{
cout << "copy construct" << endl;
}
~A()
{
cout << "destruct" << endl;
delete m_ptr;
}
private:
int* m_ptr;
};
A Get(bool flag)
{
A a, b;
if (flag)
{
return a;
}
return b;
}
int main()
{
A a = Get(false);//调用拷贝构造函数
return 0;
}
执行结果：
construct
construct
copy construct
destruct
destruct
destruct
问题：上述例子中Get函数会返回临时变量，然后通过这临时变量拷贝构造一个新的对象a，临时变量在拷贝构造完成之后就销毁了，如果堆内存很大，这个拷贝构造就比较消耗时间，带来性能的损耗，是否有方法避免临时对象的拷贝构造呢？
答案：右值引用
改进深拷贝的例子
在class A中添加如下移动构造函数
A(A&& rhs) : m_ptr(rhs.m_ptr) //移动构造函数
{
rhs.m_ptr = nullptr;
cout << "move construct" << endl;
}
执行结果：
construct
construct
move construct
destruct
destruct
destruct
- 改进之后，不再调用拷贝构造函数，而是调用了移动构造函数(move construct)。从移动构造函数的实现可以看到，它的参数是一个右值引用类型的参数T&&，这里没有深拷贝，只有浅拷贝，这样就避免了对临时对象的深拷贝，和资源的重复申请和释放，提高了性能；
- Get(false)函数返回的是一个右值，因此调用了参数类型为A&&的移动构造函数；
- 移动构造函数只是将临时对象的资源做了浅拷贝，从而避免了深拷贝的开销，提高了性能；
-
这就是所谓的移动语义(move semantic)，右值引用的一个重要目的就是支持移动语义；
移动构造和拷贝构造的内存变化情况如下图所示：
image.png
假设对象A中有一个指向堆内存的指针m_ptr，则在拷贝构造B时，B会重新申请一份和A相同的内存并拷贝A.m_ptr内存中的内容，然后释放A.m_ptr。
image.png
若使用移动构造，则B只需要先将B.m_ptr=A.m_ptr，再将A.m_ptr设置为nullptr即可，这样就避免了内存的重新申请、拷贝和释放。
左值引用和右值引用
- 右值引用就是对一个右值进行引用的类型，因为右值不具名，因此只能通过引用的方式找到它；
- 通过右值引用的声明，该右值又“重获新生”，其声明周期与右值引用类型变量的生命周期一样；
- 无论声明为右值引用还是左值引用都必须立即初始化；
右值引用主要为了解决下面两个问题
- 移动语义 (move semantic)
- 完美转发 (perfect forwarding)
移动语义(move semantic)
问题： 移动语义是通过右值引用来匹配临时值的，那么，普通的左值是否也能借助移动语义来优化性能呢？
- C++11 为了解决上述问题，提供了std::move方法来将左值转换为右值，从而方便应用移动语义；
- move实际上并不能移动任何东西，他唯一的功能是将一个左值强制转换为一个右值引用，使我们可以通过右值引用使用该值；
- It's confusing, because "move" is a verb; it sounds like it should do something. But in fact it's just a cast, just like const_cast or reinterpret_cast. Like those casts, std::move just lets us use an object in a different way; on its own, it doesn't do anything.
模拟string中移动构造函数的例子
class string {
public:
string(const string& other); // Copy constructor, exists pre C++11
string(string&& other) { // Move constructor, new in C++11
length = other.length;
capacity = other.capacity;
data = other.data;
other.data = nullptr;
}
private:
size_t length;
size_t capacity;
const char* data;
};
- 移动构造函数的处理流程：① 获取临时变量other中的指针、拷贝其他非指针成员，② 将临时对象的指针设置为空，
other.data = nullptr;。若不将other.data设置为空，other.data 将被释放两次，导致程序异常。下面是使用string的例子，当使用临时变量构造时，调用移动构造函数。
string a(get_string()); // move constructor
string b(a); // copy constructor
string c(std::move(b)); // move constructor
注意：若string中没有移动构造函数string(string&& other)，上述的
string c(std::move(b));仍然将调用拷贝构造函数进行构造，因为string(const string& other)的参数是const reference。
模拟string中的赋值操作符
通过上面的分析，你肯定发现这种写法也可以应用到string的赋值操作符上，代码如下：
class string {
public:
string& operator=(const string& other); // Copy assn operator, pre C++11
string& operator=(string&& other) { // Move assn operator, new in C++11
length = other.length;
capacity = other.capacity;
delete data; // OK even if data is null
data = other.data;
other.data = nullptr;
return *this;
}
};
string a, b;
a = get_string(); // Move assignment
a = b; // Copy assignment
a = std::move(b); // Move assignment
C++11中，编译器将会在类中自动添加移动构造函数和移动赋值操作符，因此C++11中，声明一个类，编译器会默认添加构造函数、拷贝构造函数、析构函数、移动构造函数和移动赋值操作，号称类中的"5驾马车"，而不是C++11之前的“3驾马车”。
若用户自定义拷贝构造函数，编译器将不会自动添加移动构造函数和移动赋值操作。可以在这些函数之后添加 = delete，显示的阻止编译器自动添加对应的函数。
完美转发 (perfect forwarding)
转下一篇C++11 模板推导、引用折叠和完美转发。
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