模板實參推斷和引用以及move和forward詳解

模板實參推斷和引用以及move和forward詳解

從左值引用函數參數推斷類型

當一個函數的參數是一個左值引用時，我們只能傳遞給它一個左值，實參可以是const類型或非const類型，實參是const，則T被推斷爲const。
例如：

template<typename T> void f1(T&);
f1(i);  //實參爲int,則T推斷爲int
f1(ci); //實參爲const int,T推斷爲const int
f1(5);  //實參爲右值，不能傳入右值，錯誤

如果一個函數參數類型是const T&，正常綁定規則告訴我們可以給它傳遞任何類型實參–一個對象（const或非const）、一個臨時對象或是一個字面常量值。當函數參數本身是const時，T的類型推斷的結果不會是一個const類型，因爲const已經是函數參數類型的一部分了，它不會再是模板參數類型的一部分。

template<typename T> void f2(const T&);
f2(i);  //i是int，則模板參數類型推斷爲int
f2(ci); //i是const int,模板參數同樣被推斷爲int
f2(5);  //一個const &參數可以綁定到右值，則T爲int

從右值引用函數參數推斷類型

當一個函數參數是一個右值引用時，顯然我們可以傳遞一個右值給它。

template<typename T> void f3(T&&);
f3(42);  //實參是一個int型右值，模板參數類型爲int

引用摺疊和右值引用參數

我們同樣可以將一個左值傳給一個參數爲右值引用的模板函數，此時編譯器會推斷模板類型參數爲實參的左值引用類型，例如當我們調用f3(i)時，此時T被推斷爲int &，而非int。
此時就會出現引用的引用這種情況，這種情況下，這些引用會形成“摺疊”，摺疊成左值的引用或者右值的引用。
* X& &、X& &&、X&& &都被摺疊成X&
* 類型X&& &&被摺疊成X&&

f3(i);  //實參是一個左值，模板參數T推斷爲int&,則參數i類型變爲int& &&，由引用摺疊得到爲int&
f3(ci); //實參是一個左值，模板參數T推斷爲const int&

編寫接受右值引用參數的模板參數

template<typename T> void f3(T &&val)
{
  T t = val;
}

• 當我們對一個右值調用f3時，例如f3(43)，T被推斷爲int，此時，局部變量t是int型，是val的一個拷貝。
• 當我們對一個左值調用f3時，T被推斷爲int &,此時t的類型是int&,t不是val的拷貝，而是val的一個引用。

move

標準庫是這樣定義move的：

template<typename t>
typename remove_reference<T>::type&& move(T&& t)
{
  return static_cast<typename remove_reference<T>::type&&>(t);
}

當調用std::move(string(“bye”))時，實參爲一個右值：

* 推斷出T類型爲string
* remove_reference<string>::type爲string
* 將t強制轉換爲string&&並返回。

當調用std::move(s)時，s爲一個左值：

* 推斷出T類型爲string&
* 則t爲string& &&,摺疊成string&
* remove_reference<string&>::type爲string
* 轉換t爲string&&，並返回

forward

除了move()語義之外，右值引用還需要解決的一個問題就是完美轉發，轉發問題針對的是模板函數，要求我們保持實參類型將其傳遞給其他函數。
forward原型類似如下：

template<class TYPE>
TYPE&& forward(typename remove_reference<TYPE>::type& arg)
{
  return static_cast<TYPE&&>(arg);
}

通常情況下，我們使用forward傳遞那些定義爲模板類型參數的右值引用的函數參數。通過其返回類型上的引用摺疊，forward可以保持給定實參的左值／右值屬性：

template<typename Type> intermediary(Type &&arg)
{
  finalFcn(std::forward<Type>(arg));
}

當傳入一個右值參數例如string("ss")：
* Type會被推斷爲string，調用forward<string>
* forward的返回類型TYPE&&爲string&&
* arg爲remove_reference<string>::type&也就是string&類型
* 再將arg強制爲string&&類型返回，保持了arg的右值屬性。

當傳入一個左值參數，例如string時:
* Type推斷爲string&,則arg爲string& &&類型，引用摺疊得到string&類型。此時調用forward<string&>
* forward返回值爲string& &&，摺疊爲string&
* arg爲remove_reference<string&>::type& 爲string&類型
* 將arg轉爲string&返回，保持了arg的左值屬性。