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
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。
其他回答
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。
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
}
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。
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。