C++避坑指南（六）

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引用折叠

引用折叠指的是在模板参数以及 auto 类型推导时遇到多重引用时进行的映射关系，我们先从最简单的例子来说：

template <typename T> void f(T &t) { } void Demo() {   int a = 3;   f<int>(a);   f<int &>(a);   f<int &&>(a); }

当T实例化为int时，函数变成了：

void f(int &t);

但如果T实例化为int &和int &&时呢？难道是这样吗？

void f(int & &t); void f(int && &t);

我们发现，这种情况下编译并没有出错，T本身带引用时，再跟参数后面的引用符结合，也是可以正常通过编译的。这就是所谓的引用折叠，简单理解为“两个引用撞一起了，以谁为准”的问题。引用折叠满足下面规律：

左值引用短路右值引用

简单来说就是，除非是两个右值引用遇到一起，会推导出右值引用以外，其他情况都会推导出左值引用，所以是左值引用优先。

& + & -> & & + && -> & && + & -> & && + && -> &&

auto &&

这种规律同样同样适用于auto &&，当auto &&遇到左值时会推导出左值引用，遇到右值时才会推导出右值引用：

auto &&r1 = 5; // 绑定常量，推导出int && int a; auto &&r2 = a; // 绑定变量，推导出int & int &&b = 1; auto &&r3 = b; // 右值引用一旦绑定，则相当于普通变量，所以绑定变量，推导出int &

由于&比&&优先级高，因此auto &一定推出左值引用，如果用auto &绑定常量或将亡对象则会报错：

auto &r1 = 5; // ERR，左值引用不能绑定常量 auto &r2 = GetAnObj(); // ERR，左值引用不能绑定将亡对象 int &&b = 1; auto &r3 = b; // OK，左值引用可以绑定右值引用（因为右值引用一旦绑定后，相当于左值） auto &r4 = r3; // OK，左值引用可以绑定左值引用（相当于绑定r4的引用源）

右值引用传递时失去右性

前面的章节笔者频繁强调一个概念：右值引用一旦绑定，则相当于普通的引用（左值）。

这也就意味着，“右值”性质无法传递，请看例子：

void f1(int &&t1) {} void f2(int &&t2) {   f1(t2); // 注意这里 } void Demo() {   f2(5); }

在Demo函数中调用f2，f2的参数是int &&，用来绑定常量5没问题，但是，在f2函数内，t2是一个右值引用，而右值引用一旦绑定，则相当于左值，因此，不能再用右值引用去接收。所以f2内部调f1的过程会报错。这就是所谓“右值引用传递时会失去右性”。

那么如何保持右性呢？很无奈，只能层层转换：

void f1(int &&t1) {} void f2(int &&t2) {   f1(std::move(t2)); // 保证右性 } void Demo() {   f2(5); }

但我们来考虑另一个场景，在模板函数中这件事会怎么样？

template <typename T> void f1(T &&t1) {} template <typename T> void f2(T &&t2) {   f1<T>(t2); } void Demo() {   f2<int &&>(5); // 传右值   int a;   f2<int &>(a); // 传左值 }

由于f1和f2都是模板，因此，传入左值和传入右值的可能性都要有的，我们没法在f2中再强制std::move了，因为这样做会让左值变成右值传递下去，我们希望的是保持其左右性。

但如果不这样做，当我向f2传递右值时，右性无法传递下去，也就是t2是int &&类型，但是传递给f1的时候，t1变成了int &类型，这时t1是t2的引用（就是左值引用绑定右值引用的场景），并不是我们想要的。那怎么解决，如何让这种左右性质传递下去呢？就要用到模板元编程来完成了:

template <typename T> T &forward(T &t) {   return t; // 如果传左值，那么直接传出 } template <typename T> T &&forward(T &&t) {   return std::move(t); // 如果传右值，那么保持右值性质传出 } template <typename T> void f1(T &&t1) {} template <typename T> void f2(T &&t2) {   f1(forward<T>(t2)); } void Demo() {   f2<int &&>(5); // 传右值   int a;   f2<int &>(a); // 传左值 }

上面展示的是std::forward的一个示例型的代码，便于读者理解，实际实现要稍微复杂一点。思路就是，根据传入的参数来判断，如果是左值引用就直接传出，如果是右值引用就std::move变成右值再传出，保证其左右性。std::forward又被称为“完美转发”，意义就在于传递引用时能保持其左右性。