簡介
該篇博客主要介紹C++11中的完美轉發，對完美轉發的原理和使用方法進行介紹。
完美轉發
完美轉發的定義
所謂完美轉發（perfect forwarding），是指在函數模板中，完全依照模板的參數的類型，將參數傳遞給函數模板中調用的另外一個函數。比如：
template <typename T>
void IamForwarding(T t) { IrunCodeActually(t); }
在上面的例子中，IamForwarding的參數中使用了最基本類型進行轉發，該方法會導致參數在傳給IrunCodeActually之前就產生了一次額外的臨時對象拷貝。這樣的轉發只能說是正確的轉發，但談不上完美，我們希望的是IamForwarding能夠將參數按照傳入時的類型傳遞給IrunCodeActually。
使用“萬能”引用
再看下面的代碼，嘗試使用“萬能”的常量左值類型，但是常量左值爲參數的轉發函數會有一些尷尬：
void IrunCodeActually(int i) { }
template <typename T>
void IamForwarding(const T& t) { IrunCodeActually(t); }
大家可以明顯看出其中的缺陷，由於目標函數的參數類型是非常量左值引用類型，因此無法接收常量左值引用作爲參數。雖然使用“萬能”引用提高了轉發函數的接受能力，但在目標函數的接受上卻出了問題。雖然可以通過一些常量和非常量的重載來解決目標函數的接受問題，但若函數參數比較多的情況下，就會造成代碼冗餘。並且若目標函數的參數是個右值引用，同樣無法接受任何左值類型作爲參數，也就無法使用移動語義。
引用摺疊規則
在C++11以前，形如下列語句：
typedef const int T;
typedef T& TR;
TR& v = 1; // 該聲明在C++98中會導致編譯錯誤
其中TR& v = 1這樣的表達式會被編譯器認爲是不合法的表達式，而在C++11中，一旦出現了這樣的表達式，就會發生引用摺疊。C++11中的引用摺疊規則如下表所示：
| TR的類型定義 | 聲明v的類型 | v的實際類型 |
|---|---|---|
| T& | TR | T& |
| T& | TR& | T& |
| T& | TR&& | T& |
| T&& | TR | T&& |
| T&& | TR& | T& |
| T&& | TR&& | T&& |
爲利用上述摺疊規則，我們將轉發函數寫成如下形式：
template <typename T>
void IamForwarding(T&& t) {
IrunCodeActually(static_cast<T &&>(t));
}
上述轉發函數可以實現完美轉發，但當傳入左值引用時，會覺得static_cast多餘，但在此處，它就是用於傳入一個右值引用時發揮作用。因爲當傳入一個右值時，當使用右值引用表達式引用的時候，該右值引用卻是一個不折不扣的左值，那麼我們要想在函數調用中繼續傳遞右值，就需要使用std::move來進行左右值的轉換。而std::move通常就是一個static_cast。不過在C++11中，用於完美轉發的函數卻不再叫作move，而是forward。所以我們可以將上述轉發函數寫成這樣：
template <typename T>
void IamForwarding(T&& t) {
IrunCodeActually(std::forward<T>(t));
}
總結引用摺疊規則如下：
- 所有的右值引用疊加到右值引用上仍然使一個右值引用；
- 所有的其他引用類型之間的疊加都將變成左值引用。
完美轉發用例
#include <iostream>
using namespace std;
void RunCode(int && m) { cout << "rvalue ref" << endl; }
void RunCode(int & m) { cout << "lvalue ref" << endl; }
void RunCode(const int && m) { cout << "const rvalue ref" << endl; }
void RunCode(const int & m) { cout << "const lvalue ref" << endl; }
template <typename T>
void PerfectForward(T &&t) { RunCode(forward<T>(t)); }
int main() {
int a;
int b;
const int c = 1;
const int d = 0;
PerfectForward(a); // lvalue ref
PerfectForward(move(b)); // rvalue ref
PerfectForward(c); // const lvalue ref
PerfectForward(move(d)); // const rvalue ref
}
注意：只有當發生自動類型推斷時（如函數模板的類型自動推導，或auto關鍵字），&&纔是一個universal references。
關鍵字forward
從完美轉發的例子可以看出要實現完美轉發需要std::forward的配合。
下面是C++11中std::forward的實現源碼。它一共有兩個版本，一個是處理左值，一個處理右值。
在參數中通過std::remove_reference解除引用。在函數體中使用static_cast。
/**
* @brief Forward an lvalue.
* @return The parameter cast to the specified type.
*
* This function is used to implement "perfect forwarding".
*/
template<typename _Tp>
constexpr _Tp&&
forward(typename std::remove_reference<_Tp>::type& __t) noexcept
{ return static_cast<_Tp&&>(__t); }
/**
* @brief Forward an rvalue.
* @return The parameter cast to the specified type.
*
* This function is used to implement "perfect forwarding".
*/
template<typename _Tp>
constexpr _Tp&&
forward(typename std::remove_reference<_Tp>::type&& __t) noexcept
{
static_assert(!std::is_lvalue_reference<_Tp>::value, "template argument"
" substituting _Tp is an lvalue reference type");
return static_cast<_Tp&&>(__t);
}