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

我将从你的最后一个问题开始:

为什么需要这些新类别?

C++标准包含许多处理表达式的值类别的规则。有些规则区分左值和右值。例如,当涉及到过载解决方案时。其他规则区分glvalue和prvalue。例如,可以有一个glvalue具有不完整或抽象类型,但没有prvalue具有不完全或抽象类型。在我们使用这个术语之前,实际上需要区分glvalue/prvalue的规则称为lvalue/rvalue,它们要么是无意中错误的,要么包含大量对规则的解释和例外“……除非rvalue是由于未命名的rvalue引用……”。因此,只给glvalues和prvalues的概念起自己的名字似乎是个好主意。

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?

我们仍然有与C++98兼容的术语lvalue和rvalue。我们将右值分为两个子组,xvalue和prvalue,我们将左值和xvalue称为glvalue。Xvalues是未命名右值引用的一种新的值类别。每个表达式都是这三个值之一:lvalue、xvalue、prvalue。Venn图如下所示:

    ______ ______
   /      X      \
  /      / \      \
 |   l  | x |  pr  |
  \      \ /      /
   \______X______/
       gl    r

函数示例:

int   prvalue();
int&  lvalue();
int&& xvalue();

但也不要忘记,命名的rvalue引用是lvalues:

void foo(int&& t) {
  // t is initialized with an rvalue expression
  // but is actually an lvalue expression itself
}

其他回答

我一直在纠结这个问题,直到我看到cpreference.com对价值类别的解释。

这其实很简单,但我发现它的解释方式很难记住。这里非常示意性地解释了这一点。我将引用页面的某些部分:

主要类别主要值类别对应于表达式的两个财产:具有同一性:可以通过比较对象的地址或它们标识的函数(直接或间接获得)来确定表达式是否与另一个表达式引用相同的实体;可以从以下位置移动:移动构造函数、移动赋值运算符或实现移动语义的另一个函数重载可以绑定到表达式。表达式:具有标识且不能从中移动的称为左值表达式;具有标识并且可以从中移动的称为xvalue表达式;没有标识并且可以从中移动的称为prvalue表达式;没有标识并且无法从中移动。左值左值(“左值”)表达式是一个具有标识且不能从中移动的表达式。rvalue(直到C++11),prvalue(从C++11开始)prvalue(“pure rvalue”)表达式是一个没有标识的表达式,可以从中移动。x值xvalue(“过期值”)表达式是一个具有标识的表达式,可以从中移动。glvalue值glvalue(“广义左值”)表达式是左值或xvalue的表达式。它有身份。它可以移动,也可以不移动。右值(自C++11以来)右值(“右值”)表达式是一个prvalue或xvalue表达式。它可以从移动。它可能有身份,也可能没有身份。

让我们把它放到一张桌子上:

Can be moved from (= rvalue) Cannot be moved from
Has identity (= glvalue) xvalue lvalue
No identity prvalue not used

IMHO,关于其含义的最佳解释给了我们Stroustrup+考虑到Dániel Sándor和Mohan的例子:

斯特鲁斯特鲁普:

现在我非常担心。显然,我们正在走向僵局,或者一团糟或两者兼而有之。我用午餐时间做了一个分析,看看(值的)财产是独立的。只有两个独立财产:具有标识–即地址、指针,用户可以确定两个副本是否相同等。可以从中移动–即,我们可以以某种不确定但有效的状态离开到“副本”的源这使我得出结论:值(使用正则表达式符号技巧,使用大写字母表示否定——我很着急):iM:具有标识,无法从中移动im:具有身份并且可以从中移动(例如,将左值转换为右值引用的结果)Im:没有身份,可以被转移。第四种可能性是IM(没有身份,无法移动)在C++(或者,我认为)任何其他语言中都很有用。除了这三种基本的价值分类,我们有两个明显的概括,与这两个相对应独立财产:i: 具有身份m: 可以从移动这让我把这张图放在黑板上:命名我观察到,我们只有有限的命名自由:左边(标记为iM和i)是人们或多或少拥有的形式称为lvalues和右边的两点(标记为m和Im)是多少有些拘谨的人称为右值。这必须反映在我们的命名中。即,W的左“腿”应具有与左值和W的右“腿”应该有和右值相关的名称。我注意到了整个讨论/问题源于右值引用和移动语义。这些概念根本不存在在Strachey的世界中,只有右值和左值。某人观察到每个值都是左值或右值左值不是右值,右值不是左值深深嵌入我们的意识,非常有用的财产,以及在整个标准草案中都可以找到这种二分法的痕迹。我们所有人都同意我们应该保留那些财产(并使其精确)。这进一步限制了我们的命名选择。我观察到标准库措辞使用rvalue表示m(概括),以便保留标准库W的右下点应命名为右值。这导致了对命名的集中讨论。首先,我们需要决定左值。左值是指iM还是广义i?带路道格·格雷戈,我们列出了核心语言措辞中的位置其中lvalue一词被限定为表示一个或另一个。A.在大多数情况下,在最棘手/最脆弱的文本中列出了列表lvalue当前表示iM。这是左值的经典含义因为“在过去的日子里”,什么都没有动过;这是一个新颖的概念在C++0x中。此外,命名左上角的W值给了我们每个值都是左值或右值,但不是两者都是。所以,W的左上角是左值,右下角是为右值。左下角和右上角是什么?左下点是经典左值的推广,允许移动。所以它是一个广义的左值。我们给它取名glvalue值。你可以对缩写词吹毛求疵,但(我认为)不行逻辑。我们假设在认真使用广义左值无论如何都会被缩写,所以我们最好这样做立即(或风险混淆)。W的右上角较小一般比右下角(现在,一如既往,称为右值)。那个点表示可以移动的对象的原始纯概念因为它不能再次引用(析构函数除外)。我喜欢专门的右值这个短语,而不是广义的右值lvalue,但缩写为prvalue的纯rvalue胜出(和可能是正确的)。因此,W的左腿是左值glvalue和右腿是prvalue和rvalue。顺便提一句每个值都是glvalue或prvalue,但不是两者都是。这将留下W:im;也就是说并且可以移动。我们真的没有任何指导我们为那些神秘的野兽取了个好名字。它们对使用(草案)标准文本的人员,但不太可能成为家喻户晓的名字。我们没有在命名来指导我们,所以我们选择了“x”作为中心,未知奇怪,只有专家,甚至是x级。

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。

这些新类别与现有的右值和左值类别有何关联?

C++03左值仍然是C++11左值,而C++03右值在C++11中称为prvalue。

引言

ISOC++11(正式的ISO/IEC 14882:2011)是C++编程语言标准的最新版本。它包含一些新功能和概念,例如:

右值引用xvalue、glvalue、prvalue表达式值类别移动语义

如果我们想理解新表达式值类别的概念,我们必须知道有右值和左值引用。最好知道右值可以传递给非常值右值引用。

int& r_i=7; // compile error
int&& rr_i=7; // OK

如果我们引用N3337工作草案(与已发布的ISOC++11标准最相似的草案)中标题为Lvalues和rvalues的小节,我们可以获得价值类别概念的一些直觉。

3.10 L值和R值[基本值]1表达式根据图1中的分类法进行分类。左值(历史上称为左值,因为左值可能出现在赋值表达式的左侧)表示函数或物体。[示例:如果E是指针类型的表达式,则*E是指E指向的对象或函数的左值表达式。作为另一个示例,调用函数的结果其返回类型为左值引用的值为左值-结束示例]xvalue(“eXpiring”值)也指的是一个对象,通常在其生命周期结束时(这样它的资源就可以移动,例如示例)。xvalue是某些类型表达式的结果涉及右值引用(8.3.2)。[示例:调用返回类型为右值引用的函数为xvalue-终止示例]glvalue(“广义”左值)是左值或x值。右值(历史上称为,因为右值可能出现在赋值表达式的右侧)是一个xvalue,一个临时对象(12.2)或其子对象,或不是与对象关联。prvalue(“纯”右值)是一个不是xvalue的右值。[示例:调用返回类型不是引用是prvalue。文字的值,例如12、7.3e5或true也是prvalue-结束示例]每个表达式都属于此分类法中的分类:lvalue、xvalue或prvalue。这表达式的属性称为其值类别。

但我不太确定这一小节是否足以清楚地理解这些概念,因为“通常”不是很一般,“接近其生命周期结束时”不是很具体,“涉及右值引用”也不是很清楚,“示例:调用返回类型为右值引用的函数的结果是一个xvalue”听起来像蛇在咬尾巴。

主要价值类别

每个表达式都属于一个主值类别。这些值类别是lvalue、xvalue和prvalue类别。

左值

表达式E属于左值类别,当且仅当E指的是一个实体,该实体的身份(地址、名称或别名)使其可以在E之外访问。

#include <iostream>

int i=7;

const int& f(){
    return i;
}

int main()
{
    std::cout<<&"www"<<std::endl; // The expression "www" in this row is an lvalue expression, because string literals are arrays and every array has an address.  

    i; // The expression i in this row is an lvalue expression, because it refers to the same entity ...
    i; // ... as the entity the expression i in this row refers to.

    int* p_i=new int(7);
    *p_i; // The expression *p_i in this row is an lvalue expression, because it refers to the same entity ...
    *p_i; // ... as the entity the expression *p_i in this row refers to.

    const int& r_I=7;
    r_I; // The expression r_I in this row is an lvalue expression, because it refers to the same entity ...
    r_I; // ... as the entity the expression r_I in this row refers to.

    f(); // The expression f() in this row is an lvalue expression, because it refers to the same entity ...
    i; // ... as the entity the expression f() in this row refers to.

    return 0;
}

x值

表达式E属于xvalue类别,当且仅当它是

-调用函数(无论是隐式还是显式)的结果,该函数的返回类型是对所返回对象类型的右值引用,或

int&& f(){
    return 3;
}

int main()
{
    f(); // The expression f() belongs to the xvalue category, because f() return type is an rvalue reference to object type.

    return 0;
}

-对对象类型的右值引用的强制转换,或

int main()
{
    static_cast<int&&>(7); // The expression static_cast<int&&>(7) belongs to the xvalue category, because it is a cast to an rvalue reference to object type.
    std::move(7); // std::move(7) is equivalent to static_cast<int&&>(7).

    return 0;
}

-指定非引用类型的非静态数据成员的类成员访问表达式,其中对象表达式是xvalue,或

struct As
{
    int i;
};

As&& f(){
    return As();
}

int main()
{
    f().i; // The expression f().i belongs to the xvalue category, because As::i is a non-static data member of non-reference type, and the subexpression f() belongs to the xvlaue category.

    return 0;
}

-指向成员的指针表达式,其中第一个操作数是一个xvalue,而第二个操作数则是指向数据成员的指针。

注意,上述规则的效果是,对象的命名右值引用被视为左值,对象的未命名右值参考被视为xvalue;函数的右值引用被视为左值,无论是否命名。

#include <functional>

struct As
{
    int i;
};

As&& f(){
    return As();
}

int main()
{
    f(); // The expression f() belongs to the xvalue category, because it refers to an unnamed rvalue reference to object.
    As&& rr_a=As();
    rr_a; // The expression rr_a belongs to the lvalue category, because it refers to a named rvalue reference to object.
    std::ref(f); // The expression std::ref(f) belongs to the lvalue category, because it refers to an rvalue reference to function.

    return 0;
}

pr值

表达式E属于prvalue类别,当且仅当E既不属于lvalue类别,也不属于xvalue类别。

struct As
{
    void f(){
        this; // The expression this is a prvalue expression. Note, that the expression this is not a variable.
    }
};

As f(){
    return As();
}

int main()
{
    f(); // The expression f() belongs to the prvalue category, because it belongs neither to the lvalue nor to the xvalue category.

    return 0;
}

混合价值类别

还有两个重要的混合价值类别。这些值类别是rvalue和glvalue类别。

右值

表达式E属于右值类别,当且仅当E属于xvalue类别或prvalue类别。

请注意,此定义意味着表达式E属于右值类别,当且仅当E指的是一个实体,该实体没有任何使其在E YET之外可访问的标识。

gl值

表达式E属于glvalue类别,当且仅当E属于lvalue类别或xvalue类别。

实用规则

Scott Meyer发表了一个非常有用的经验法则来区分右值和左值。

如果可以获取表达式的地址,则该表达式是左值。如果表达式的类型是左值引用(例如,T&或常量T&等),则该表达式是左值。否则,表达式为右值。从概念上(通常也是事实上),右值对应于临时对象,例如作为从函数返回的或通过隐式类型创建的转换。大多数文字值(例如10和5.3)也是右值。