《C++11》深入解析引用限定符：掌握左值与右值的关键技巧

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1. 引言 C++11引入了引用限定符这一新概念，它对于理解和运用C++的现代特性至关重要。本文将依次介绍左值引用限定符、右值引用限定符，并通过实例进行阐释。随后，探讨引入这两个概念的原因以及它们在实际编程中的应用。最后，讨论引用限定符与const修饰函数的异同。
2. 左值引用限定符 class MyClass { public: void foo() & { // 左值引用限定符 // ... } }; MyClass obj; obj.foo(); // 正确，obj是左值 MyClass().foo(); // 错误，MyClass()是右值 在这个例子中，`foo`函数被声明为只能被左值对象调用。所以，对于左值`obj`，可以正常调用`foo`函数；但对于右值`MyClass()`，则无法调用`foo`函数。
   • 定义与作用 左值引用限定符是C++11新增的特性，用于限定成员函数只能被左值对象调用。例如：
3. 右值引用限定符 class MyClass { public: void bar() && { // 右值引用限定符 // ... } }; MyClass obj; obj.bar(); // 错误，obj是左值 MyClass().bar(); // 正确，MyClass()是右值 在这个例子中，`bar`函数被声明为只能被右值对象调用。因此，对于右值`MyClass()`，可以调用`bar`函数；但对于左值`obj`，则不能调用`bar`函数。
   • 定义与作用 右值引用限定符同样是C++11引入的新特性，用于限定成员函数只能被右值对象调用。例如：
4. 引用限定符的引入原因
   • 解决语义问题 引用限定符的引入主要是为了解决C++中的一些语义问题。在C++11之前，我们无法在语法层面区分一个对象是左值还是右值，这在某些情况下可能会引发问题。比如，我们可能不希望一个临时对象（右值）调用某些会修改对象状态的成员函数。通过引入引用限定符，我们可以在语法层面上限制这种行为，从而使代码更加安全和易于理解。
5. 引用限定符的应用实例 class MyClass { public: MyClass(MyClass&& other) && { // 右值引用限定符 // 实现移动语义 } }; 在这个例子中，我们定义了一个移动构造函数，它只能被右值对象调用。这样，在创建新对象时，就能避免不必要的拷贝，进而提高代码的效率。
   • 实现移动语义 引用限定符在实际编程中有诸多应用，其中一个重要应用是实现移动语义，这是C++11的关键特性之一。例如：
6. 引用限定符与const修饰函数的异同 class MyClass { public: void foo() const { // const修饰函数 // ... } }; 这里定义的`foo`函数不能修改对象的状态。 - **引用限定符** 引用限定符则是用于限定函数只能被特定类型的对象调用。例如： class MyClass { public: void foo() & { // 左值引用限定符 // ... } void bar() && { // 右值引用限定符 // ... } }; 在这个例子中，`foo`函数只能被左值对象调用，`bar`函数只能被右值对象调用。
   • const修饰函数 const修饰函数是C++中用于限定函数不能修改对象状态的语法特性。例如：
7. 引用限定符的作用与使用

在C++中，类的成员函数默认情况下，无论是左值对象还是右值对象都可以调用。比如这样一个类：

class Demo {
public:
    Demo(int n) : num(n) {}
    int GetNum() {
        return num;
    }
private:
    int num;
};

这里GetNum()函数，对象a无论是作为左值还是通过move(a)变成右值，都可以调用它：

Demo a(10);
std::cout << a.GetNum() << std::endl; // 左值对象调用，正常
std::cout << std::move(a).GetNum() << std::endl; // 右值对象调用，也能正常

但有时候，我们希望对调用成员函数的对象类型（左值还是右值）进行限制，这时引用限定符就派上用场了。可以在成员函数后面加"&"或"&&"来限定。

比如限定一个成员函数只能被左值对象调用：

class Demo {
public:
    Demo(int n) : num(n) {}
    int GetNum() & {
        return num;
    }
private:
    int num;
};

这样，左值对象a调用GetNum()没问题：

Demo a(10);
std::cout << a.GetNum() << std::endl; // 正常

但右值对象就不行：

// std::cout << std::move(a).GetNum() << std::endl; // 错误，右值对象不能调用

反过来，限定只能被右值对象调用也很简单：

class Demo {
public:
    Demo(int n) : num(n) {}
    int GetNum() && {
        return num;
    }
private:
    int num;
};

这时左值对象调用会出错：

// std::cout << a.GetNum() << std::endl; // 错误，左值对象不能调用

而右值对象可以：

std::cout << std::move(a).GetNum() << std::endl; // 正常

引用限定符和const的搭配

引用限定符还能和const一起用，不过const要放在引用限定符前面。举个例子：

class Demo {
public:
    Demo(int n, int n2) : num(n), num2(n2) {}
    int GetNum() const & {
        return num;
    }
    int GetNum2() const && {
        return num2;
    }
private:
    int num;
    int num2;
};

这里GetNum()函数，左值对象和右值对象都能调用：

Demo a(10, 20);
std::cout << a.GetNum() << std::endl; // 正常
std::cout << std::move(a).GetNum() << std::endl; // 也能正常

而GetNum2()函数，只有右值对象能调用：

// std::cout << a.GetNum2() << std::endl; // 错误，左值对象不能调用
std::cout << std::move(a).GetNum2() << std::endl; // 正常

总结

总的来说，引用限定符和const修饰函数都是C++中非常有用的特性。const修饰函数主要侧重于保证函数执行过程中对象状态的不变性，而引用限定符侧重于限定函数的调用者类型（左值或右值），它们可以帮助我们编写出更加安全和高效的代码。