C++左值右值

C++ 左值右值

概念

概念	简明解释
左值（lvalue）	有名字、有地址的对象，能出现在赋值号左边
右值（rvalue）	没有名字、临时存在的值，只能出现在赋值号右边

举例：

int a = 10;
int b = a + 5;

表达式	类型	说明
a	左值	有名字，可以 &a 取地址
10	右值	临时值，不能取地址
a + 5	右值	表达式结果是临时值
b	左值	是变量

如何判断

能否被赋值？	能否取地址？	类型
✅	✅	左值
❌	❌（大部分情况）	右值

int x = 42;
&x;         // ✅ 左值能取地址
&(x + 1);   // ❌ 编译错误，右值不能取地址

常见的左值右值

示例	类型	说明
变量 x	左值	有地址、可以赋值
字面量 10	右值	没地址、不能取地址
x + 1	右值	运算结果是一个临时值
"abc"	右值	字符串字面量是临时值
函数返回值（返回非引用）	右值
函数返回引用	左值

与引用的关系

引用类型	能绑定右值	能绑定左值	用途
T&	❌	✅	修改已有变量
const T&	✅	✅	安全地读取，不可修改
T&&	✅	❌	专门操作右值，进行移动

int a = 10;

int& r1 = a;      // ✅ 左值引用绑定左值
int& r2 = 10;     // ❌ 错误，不能绑定右值
const int& r3 = 10; // ✅ 常量引用可以绑定右值
int&& r4 = 10;    // ✅ 右值引用绑定右值

右值引用

语法是 T&&，只允许绑定右值（不能绑定有名字的变量）。右值引用让你可以“接住”临时对象的资源，然后偷走它们，而不是复制。

移动语义

std::string a = "hello";
std::string b = std::move(a);  // move 后，a 的资源转移给 b

std::string s1 = "abc";
std::string s2 = s1;           // 拷贝构造（复制内容）

std::string s3 = std::move(s1); // 移动构造（直接窃取 s1 的资源）

移动构造函数/赋值运算符

class MyClass {
public:
    MyClass(MyClass&& other) noexcept {
        // 把 other 的资源“偷”过来
    }

    MyClass& operator=(MyClass&& other) noexcept {
        // 先释放自己资源，再接管 other's
        return *this;
    }
};

强烈推荐给移动构造函数加上 noexcept：

标准库容器（如 std::vector、std::string） 在内部做扩容时：

• 优先使用移动构造函数（比拷贝效率高）
• 但前提是：这个移动构造是 noexcept 的

否则就退回使用拷贝构造，导致性能变差。

引用限定符

引用限定符（Ref-qualifiers）是C++11引入的一种语法，用于区分成员函数对对象引用类型的限定，常见于成员函数声明后面，表示该成员函数只能被左值对象或右值对象调用。

主要用来控制成员函数的调用权限，尤其对重载成员函数行为和资源管理（比如移动语义）非常重要。

基本概念

• 左值引用限定符 &：表示该成员函数只能被左值对象调用。
• 右值引用限定符 &&：表示该成员函数只能被右值对象调用。
• 无引用限定符：该成员函数可以被左值和右值调用。

示例

struct Foo {
    void foo() & { std::cout << "called on lvalue\n"; }
    void foo() && { std::cout << "called on rvalue\n"; }
};

int main() {
    Foo f;
    f.foo();         // 调用左值版本

    Foo().foo();     // 调用右值版本
}

输出：

called on lvalue
called on rvalue

具体过程：

1. Foo f;
   • f 是一个具名变量，是左值。
2. f.foo();
   • 调用时，编译器会查找foo()适用于左值对象的版本。
   • 匹配的是 void foo() &，所以输出 "called on lvalue"。
3. Foo().foo();
   • Foo() 创建了一个临时对象，是右值。
   • 调用时，编译器查找适用于右值对象的foo()。
   • 匹配的是 void foo() &&，所以输出 "called on rvalue"。

用途详解

1. 区分对左值和右值的操作

   允许对左值对象和右值对象提供不同的行为，尤其对支持移动语义的类非常重要。

   • 当操作临时对象（右值）时，可以安全地“偷走”资源（移动构造或移动赋值）。

   • 当操作具名对象（左值）时，通常不希望破坏原对象。

2. 防止错误的调用

   比如你写一个函数只想在临时对象上调用，或者只允许在持久对象上调用，引用限定符可以帮你做到。

3. 配合移动语义

   比如std::string中的operator+，返回的临时字符串可以调用带&&限定符的成员函数，避免不必要的复制。

结合const使用

引用限定符可以和const一起用：

void foo() const &;   // const左值对象调用
void foo() const &&;  // const右值对象调用

函数签名	调用对象类型限制	备注
void f()	左值和右值均可	默认
void f() &	只能左值调用	用于修改左值的成员函数
void f() &&	只能右值调用	用于移动语义或优化
void f() const &	只能常量左值调用	不修改对象的左值
void f() const &&	只能常量右值调用	不修改对象的右值

注意点

• 只用于非静态成员函数声明末尾，表示该成员函数只能被特定类型的对象调用。

• 如果一个成员函数写了引用限定符（比如 & 或 &&），那么所有该函数同名、参数列表完全相同的重载版本，也都建议写上引用限定符。

  struct A {
      void foo() & { std::cout << "lvalue\n"; }
      // void foo() && { std::cout << "rvalue\n"; }
      // 如果这里没写 foo() &&，对右值调用 foo() 会找不到匹配版本
      // 要么都写上引用限定符，覆盖所有情况；要么都不写，保持传统行为
  };
  

  • 引用限定符是函数签名的一部分，foo() & 和 foo() 是两种不同的成员函数签名。

  • 如果有一个没有限定符的版本（相当于“无限定符”，它对左值和右值都能调用），跟一个限定符版本共存，就会导致调用时不确定调用哪个（或编译错误）。