在C++03中,表达式要么是右值,要么是左值。
在C++11中,表达式可以是:
右值左值x值glvalue值prvalue值
两个类别变成了五个类别。
这些新的表达类别是什么?这些新类别与现有的右值和左值类别有何关联?C++0x中的右值和左值类别是否与C++03中的相同?为什么需要这些新类别?WG21众神只是想迷惑我们这些凡人吗?
在C++03中,表达式要么是右值,要么是左值。
在C++11中,表达式可以是:
右值左值x值glvalue值prvalue值
两个类别变成了五个类别。
这些新的表达类别是什么?这些新类别与现有的右值和左值类别有何关联?C++0x中的右值和左值类别是否与C++03中的相同?为什么需要这些新类别?WG21众神只是想迷惑我们这些凡人吗?
当前回答
我想这份文件可以作为一个不那么简短的介绍:n3055
整个屠杀从移动语义开始。一旦我们有了可以移动而不可复制的表达式,突然间,容易掌握的规则要求区分可以移动的表达式和方向。
根据我根据草案的猜测,r/l值的区别保持不变,只有在移动的情况下才会变得混乱。
他们需要吗?如果我们想放弃新功能,可能不会。但为了实现更好的优化,我们可能应该接受它们。
引用n3055:
左值(历史上,因为lvalues可能出现在作业的左侧表达式)指定函数或一个物体。[示例:如果E是指针类型的表达式,则为*E是一个左值表达式,引用E所针对的对象或功能点。作为另一示例调用函数的结果返回类型是左值引用左值。]x值(An“eXpiring”值)也指对象,通常在其末端附近生命周期(以便其资源可以例如被移动)。x值为某些类型的结果涉及右值的表达式参考文献。[示例:调用函数的结果返回类型为右值引用为x值。]glvalue(“广义”左值)是左值或x值。右值(所谓,历史上,因为rvalues可以显示在赋值表达式)是xvalue,临时对象或子对象,或其值不与对象关联。A.prvalue(“纯”右值)是右值这不是xvalue。[示例:调用函数的结果返回类型不是引用是prvalue(压力值)]
所讨论的文件是这个问题的一个很好的参考,因为它显示了由于引入新的命名法,标准发生的确切变化。
其他回答
上面优秀答案的一个补充,即使在我读过Stroustrup并认为我理解了右值/左值的区别之后,这一点也让我感到困惑。当你看到
int&&a=3,
将int&&作为一种类型阅读,并得出a是一个右值的结论是非常诱人的。它不是:
int&& a = 3;
int&& c = a; //error: cannot bind 'int' lvalue to 'int&&'
int& b = a; //compiles
a有一个名字,实际上是一个左值。不要将&&视为a;类型的一部分;它只是告诉你什么是允许绑定的。
这对构造函数中的T&&类型参数尤为重要。如果你写
Foo::Foo(T&&_T):T{_T}{}
你将把t复制到t中。你需要
Foo::Foo(T&&_T):T{std::move(_T)}{}如果您想移动。如果我忽略了移动,编译器会警告我吗!
这些是C++委员会用来在C++11中定义移动语义的术语。这就是故事。
我发现很难理解这些术语,因为它们有精确的定义、长长的规则列表或这个流行的图表:
在带有典型示例的Venn图上更容易:
基本上:
每个表达式都是左值或右值必须复制左值,因为它具有标识,所以可以稍后使用可以移动rvalue,因为它是临时的(prvalue)或显式移动的(xvalue)
现在,好问题是,如果我们有两个正交的财产(“有恒等式”和“可以移动”),那么完成左值、xvalue和prvalue的第四个类别是什么?这将是一个没有标识的表达式(因此以后无法访问),并且无法移动(需要复制其值)。这根本没用,所以没有命名。
我想这份文件可以作为一个不那么简短的介绍:n3055
整个屠杀从移动语义开始。一旦我们有了可以移动而不可复制的表达式,突然间,容易掌握的规则要求区分可以移动的表达式和方向。
根据我根据草案的猜测,r/l值的区别保持不变,只有在移动的情况下才会变得混乱。
他们需要吗?如果我们想放弃新功能,可能不会。但为了实现更好的优化,我们可能应该接受它们。
引用n3055:
左值(历史上,因为lvalues可能出现在作业的左侧表达式)指定函数或一个物体。[示例:如果E是指针类型的表达式,则为*E是一个左值表达式,引用E所针对的对象或功能点。作为另一示例调用函数的结果返回类型是左值引用左值。]x值(An“eXpiring”值)也指对象,通常在其末端附近生命周期(以便其资源可以例如被移动)。x值为某些类型的结果涉及右值的表达式参考文献。[示例:调用函数的结果返回类型为右值引用为x值。]glvalue(“广义”左值)是左值或x值。右值(所谓,历史上,因为rvalues可以显示在赋值表达式)是xvalue,临时对象或子对象,或其值不与对象关联。A.prvalue(“纯”右值)是右值这不是xvalue。[示例:调用函数的结果返回类型不是引用是prvalue(压力值)]
所讨论的文件是这个问题的一个很好的参考,因为它显示了由于引入新的命名法,标准发生的确切变化。
由于前面的答案详尽地涵盖了价值类别背后的理论,我想补充一点:你可以实际使用并测试它。
对于值类别的一些实际实验,可以使用decltype说明符。它的行为明确区分了三个主要值类别(xvalue、lvalue和prvalue)。
使用预处理器可以节省我们一些键入。。。
主要类别:
#define IS_XVALUE(X) std::is_rvalue_reference<decltype((X))>::value
#define IS_LVALUE(X) std::is_lvalue_reference<decltype((X))>::value
#define IS_PRVALUE(X) !std::is_reference<decltype((X))>::value
混合类别:
#define IS_GLVALUE(X) (IS_LVALUE(X) || IS_XVALUE(X))
#define IS_RVALUE(X) (IS_PRVALUE(X) || IS_XVALUE(X))
现在,我们可以(几乎)复制值类别上cppreference中的所有示例。
以下是C++17的一些示例(用于简洁的static_assert):
void doesNothing(){}
struct S
{
int x{0};
};
int x = 1;
int y = 2;
S s;
static_assert(IS_LVALUE(x));
static_assert(IS_LVALUE(x+=y));
static_assert(IS_LVALUE("Hello world!"));
static_assert(IS_LVALUE(++x));
static_assert(IS_PRVALUE(1));
static_assert(IS_PRVALUE(x++));
static_assert(IS_PRVALUE(static_cast<double>(x)));
static_assert(IS_PRVALUE(std::string{}));
static_assert(IS_PRVALUE(throw std::exception()));
static_assert(IS_PRVALUE(doesNothing()));
static_assert(IS_XVALUE(std::move(s)));
// The next one doesn't work in gcc 8.2 but in gcc 9.1. Clang 7.0.0 and msvc 19.16 are doing fine.
static_assert(IS_XVALUE(S().x));
一旦你确定了主要类别,混合类别就有点无聊了。
有关更多示例(和实验),请查看编译器资源管理器上的以下链接。不过,不要费心阅读汇编。我添加了很多编译器,只是为了确保它能在所有常见的编译器中运行。
这是我为我正在写的一本高度可视化的C++书制作的Venn图,我很快将在开发期间在leanpub上发布这本书。
其他答案用文字更详细,并显示类似的图表。但希望这些信息的介绍是相当完整的,并且对参考也很有用。
在这个主题上,我的主要收获是表达式具有这两个财产:身份和可动性。第一个涉及事物存在的“坚固性”。这一点很重要,因为C++抽象机被允许并鼓励通过优化来积极地更改和压缩代码,这意味着没有身份的东西可能只会在编译器或寄存器中存在片刻,然后才会被践踏。但是,如果你回收它的内部,这样的数据也保证不会引起问题,因为没有办法尝试使用它。因此,移动语义被发明出来,允许我们捕获对临时变量的引用,将其升级为lvalues并延长其寿命。
移动语义最初不仅仅是为了浪费时间,而是为了让它们可以被其他人使用。
当你把你的玉米面包送人时,你送人的人现在拥有它。他们会吃掉它。一旦你送人,你不应该试图吃或消化这些玉米面包。也许玉米面包本来是往垃圾堆里去的,但现在是往他们的肚子里去了。它不再是你的了。
在C++领域,“消耗”资源的想法意味着资源现在归我们所有,因此我们应该进行任何必要的清理,并确保对象不会在其他地方访问。通常情况下,这意味着借用勇气来创建新对象。我称之为“捐献器官”。通常,我们讨论的是对象中包含的指针或引用,或者类似的东西,我们希望保留这些指针或引用的位置,因为它们引用的是程序中其他未消亡的数据。
因此,您可以编写一个接受rvalue引用的函数重载,如果传入了临时(prvalue),则将调用该重载。一个新的左值将在绑定到函数所取的右值引用时创建,从而延长临时值的寿命,以便您可以在函数中使用它。
在某一时刻,我们意识到,我们经常会在一个范围内处理完左值非临时数据,但却希望在另一个范围中进行分解。但它们不是右值,因此不会绑定到右值引用。所以我们做了std::move,这只是一个从左值到右值引用的花式转换。这样的数据是一个xvalue:一个以前的lvalue,现在就像它是一个临时的,所以它也可以从中移动。