C++——左值和右值的本质区别

左值和右值好干嘛？

深入理解左值和右值可以帮助我们对代码进行优化

一、什么是左值和右值

左值：有某种存储支持的变量
右值：临时值（字面量、函数的结果）

Ⅰ右值是字面量

int yy = 22;

22本身就是一个临时的，系统不会存储它，故22是右值
而yy是一个int型变量，系统会为其开辟一个int大小的内存空间，故yy是左值

这下就应该很容易理解了吧

右值可以赋值给左值，左值不可以赋值给右值

int yy = 99;//右值99可以赋值给左值yy
10 = yy;//左值yy不可以赋值给右值10

其本质是因为左值是有地址的，有存储空间；而右值没有，是一个临时值而已，存活时间不长

这时候就可以优化代码了，我们不需要过于关注右值，因为它活不长，这就涉及到优化的问题了

可以证明字面量是个右值！

Ⅱ右值是函数的结果

①函数无参数

beyond是一个返回一个int的函数，其是一个右值

int year = beyond();year是左值，函数的结果是个右值，右值可以赋值给左值，正确
beyond() = year;报错，因为beyond()是右值，而year是左值，左值不可以赋值给右值

int beyond() 
{return 1993;
}int main() 
{int year = beyond();beyond() = year;//error，表达式必须是可修改的左值return 0;
}

可以证明函数的结果是右值！

②函数有参数

函数beyond接收的参数为左值，因为year是一个int型，有存储地址

beyond(1993);若调用函数beyond，传入右值也是可以的
这种情况，当函数被调用时，会自动通过该右值1993来创建一个左值，例如：int temp = 1993; beyond(temp);

int beyond(int year) 
{return year;
}int main() 
{int year =1993;beyond(year);beyond(1993);//1993为临时变量右值，它会被系统自动转为一个左值使用return 0;
}

二、左值引用

Ⅰ函数返回类型为左值引用

函数beyond返回值为左值引用（int&），也就是return year;这个左值的引用
这下子，函数的结果就变成了左值，其值就是左值year
int year = beyond();左值引用beyond可以赋值给左值
beyond() = 1999;因为beyond()时左值，故可以将右值1999赋值给左值beyond()

#include <iostream>int& beyond()
{int year = 1993;std::cout << "beyond_year: " << year << std::endl;return year;
}int main()
{int year = beyond();//√beyond() = 1999;//√return 0;
}

Ⅱ函数参数为左值引用

函数beyond的参数为左值引用（int& year），int year是个左值，取它的引用

void beyond(int& year){}int main()
{int year = 1993;beyond(year);//√beyond(1993);//× 非常量引用的初始值必须为左值return 0;
}

可以看到，函数参数为左值引用，若传入一个右值会报错！
变通方法：加上const即可
这也是很多项目里面函数参数常使用const的原因之一，因为函数参数可以传入左值和右值

const int& year加上const就可以了，既可以传入左值，也可以传入右值

void beyond(const int& year){}int main()
{int year = 1993;beyond(year);//√beyond(1993);//√return 0;
}

const+左值引用的本质

右值10是不可以赋值给左值引用int &a的

int& a = 10;//×

若加上const就可以了，因为有编译器默默的进行了转换，将右值10转换为一个临时变量temp，然后把这个临时变量赋值给左值

const int& a = 10;//√//等价于
int temp = 10;
int &a = temp;

const int&可以接收左值和右值，建议使用

Ⅲ如何判断是左值还是右值

写个函数，函数的参数是左值引用即可，因为右值的话传不进来
vocal、guitarist 、band 是左值
"Huangjiaju"、"Huangguanzhong"和vocal + guitarist是右值
其中vocal + guitarist组成了一个临时字符串，然后赋值给左值band
临时值也就是右值，没有地址

#include <iostream>void beyond(std::string& name)
{std::cout << name << std::endl;
}int main()
{std::string vocal = "Huangjiaju";std::string guitarist = "Huangguanzhong";std::string band = vocal + guitarist;beyond(vocal);beyond(guitarist);beyond(band);beyond(vocal + guitarist);//×return 0;
}

常量引用（如const int&）能兼容临时的右值和实际存在的左值变量

三、右值引用

左值引用（例如：const int&）接收左值，类似的，右值引用接收右值（临时对象）

右值引用，例如：const int&&，相对于左值引用多了一个&

将函数beyond的参数改为右值引用std::string&& name，报错的就是传入左值了

#include <iostream>void beyond(std::string&& name)
{std::cout << name << std::endl;
}int main()
{std::string vocal = "Huangjiaju";std::string guitarist = "Huangguanzhong";std::string band = vocal + guitarist;beyond(vocal);//×beyond(guitarist);//×beyond(band);//×beyond(vocal + guitarist);//√return 0;
}

此时，肯定会有同学发现，若要进行函数重载，一个是const+左值引用；另一个是右值引用会咋样？
const + 左值引用支持左值和右值（const std::string& name）
右值引用只能传入右值（std::string&& name）

#include <iostream>void beyond(const std::string& name)
{std::cout << "const + 左值引用" << name << std::endl;
}void beyond(std::string&& name)
{std::cout << "右值引用" << name << std::endl;
}int main()
{std::string vocal = "Huangjiaju";std::string guitarist = "Huangguanzhong";std::string band = vocal + guitarist;beyond(vocal);//√beyond(guitarist);//√beyond(band);//√beyond(vocal + guitarist);//√return 0;
}

贴下结果
在这里插入图片描述
分析：可以看到beyond(vocal + guitarist);调用的是右值引用的函数
vocal + guitarist是右值，std::string&& name只能接收右值，const std::string& name既可以接收左值，也可以接收右值
编译器最终选择了std::string&& name
这种设计的主要目的是允许开发者提供特定于右值的优化，如移动语义，从而提高代码的性能