C++——“非常量引用的初始值必须为左值”问题

参考：http://blog.sina.com.cn/s/blog_6d6f47690101dgwi.html
改正了原博文的某些疏漏。

一个栗子

看下面一个例子：

int main(){
    int i = 2;
    double &r = i;
    return 0;
}

报错：gcc error: invalid initialization of reference of type ‘double&’ from expression of type ‘int’

如果改成 const double &r =i;没有问题。难道这里的i不是左值？

程序改成：

int main(){
    double i = 2;
    double &r = i;
    return 0;
}

没有错误。难道这里的i又是左值了？

其实对于第一段代码：const double &r = i;

由于类型不匹配会自动将变量i从int型转为double型，实际相当于：

const double inner_tmp = (double)i;  //这里就产生了一个临时变量
double &r = inner_tmp;

临时的中间变量都是const，所有没有const的引用会失败。试想，如果这种操作合法，则我们可以通过引用更改常量的值。

左值与右值的区分

对左值和右值的一个最常见的误解是：等号左边的就是左值，等号右边的就是右值。

其实，左值和右值都是针对表达式而言的，左值是指表达式结束后依然存在的持久对象，右值是指表达式结束时就不再存在的临时对象。一个区分左值与右值的便捷方法是：看能不能对表达式取地址，如果能，则为左值，否则为右值。

比如说：int a = 10;

这里的a就是左值：显然a是可以被取地址的；

而数字常量10则是右值，因为我们不可能取10的地址。

什么是左值引用？

区分清楚了左值与右值，我们再来看看左值引用。左值引用根据其修饰符的不同，可以分为非常量左值引用(double &r =i;)和常量左值引用(const double &r =i;)。

非常量左值引用只能绑定到非常量左值，不能绑定到常量左值、非常量右值和常量右值。试想，如果允许绑定到常量左值和常量右值，则非常量左值引用可以用于修改常量左值和常量右值，这明显违反了其常量的含义。如果允许绑定到非常量右值，则会导致非常危险的情况出现，因为非常量右值是一个临时对象，非常量左值引用可能会使用一个已经被销毁了的临时对象。

常量左值引用可以绑定到所有类型的值，包括非常量左值、常量左值、非常量右值和常量右值。

为什么要区分非常量右值引用?

可以看出，使用左值引用时，我们无法区分出绑定的是否是非常量右值的情况。那么，为什么要对非常量右值进行区分呢，区分出来了又有什么好处呢？这就牵涉到C++中一个著名的性能问题——拷贝临时对象。考虑下面的代码：

vector<int> GetAllScores()
{
vector<int> vctTemp;
vctTemp.push_back(90);
vctTemp.push_back(95);
return vctTemp;
}

当使用vector vctScore = GetAllScores()进行初始化时，实际上调用了三次构造函数。尽管有些编译器可以采用RVO（Return Value Optimization）来进行优化，但优化工作只在某些特定条件下才能进行。可以看到，上面很普通的一个函数调用，由于存在临时对象的拷贝，导致了额外的两次拷贝构造函数和析构函数的开销。当然，我们也可以修改函数的形式为void GetAllScores(vector &vctScore)，但这并不一定就是我们需要的形式。另外，考虑下面字符串的连接操作：

string s1("hello");
string s = s1 + "a"+ "b"+ "c"+ "d"+ "e";

在对s进行初始化时，会产生大量的临时对象，并涉及到大量字符串的拷贝操作，这显然会影响程序的效率和性能。怎么解决这个问题呢？如果我们能确定某个值是一个非常量右值（或者是一个以后不会再使用的左值），则我们在进行临时对象的拷贝时，可以不用拷贝实际的数据，而只是“窃取”指向实际数据的指针（类似于STL中的auto_ptr，会转移所有权）。C++ 11中引入的右值引用正好可用于标识一个非常量右值。C++ 11中用&表示左值引用，用&&表示右值引用，如：int&& a = 10;

右值引用根据其修饰符的不同，也可以分为非常量右值引用和常量右值引用。

非常量右值引用只能绑定到非常量右值，不能绑定到非常量左值、常量左值和常量右值。如果允许绑定到非常量左值，则可能会错误地窃取一个持久对象的数据，而这是非常危险的；如果允许绑定到常量左值和常量右值，则非常量右值引用可以用于修改常量左值和常量右值，这明显违反了其常量的含义。

常量右值引用可以绑定到非常量右值和常量右值，不能绑定到非常量左值和常量左值（理由同上）。可以看出，使用左值引用时，我们无法区分出绑定的是否是非常量。