C 左值和右值

左值 (lvalue)和右值 (rvalue) 是 c/c++ 中乙個比較晦澀基礎的概念，有的人可能甚至沒有聽過，但這個概念到了 c++11 後卻變得十分重要，它們是理解 move, forward 等新語義的基礎。

左值與右值這兩概念是從 c 中傳承而來的，在 c 中，左值指的是既能夠出現在等號左邊也能出現在等號右邊的變數(或表示式)，右值指的則是只能出現在等號右邊的變數(或表示式).如下述**：

int a;
int b;
a = 3;
b = 4;
a = b;
b = a;
// 以下寫法不合法。
3+4 = a;
a+b = 4;

在c 語言中，通常來說有名字的變數就是左值(如上面例子中的 a, b)，而由運算操作(加減乘除，函式呼叫返回值等)所產生的中間結果(沒有名字)就是右值，如上的 3 + 4， a + b 等。我們暫且可以認為：左值就是在程式中能夠尋值的東西，右值就是沒法取到它的位址的東西(不完全準確)，但如上概念到了 c++ 中，就變得稍有不同。

具體來說，在 c++ 中，每乙個表示式都會產生乙個左值，或者右值；

相應的，該表示式也就被稱作「左值表示式"， "右值表示式"。對於內建的基本資料型別來說(primitive types)，左值右值的概念和 c 沒有太多不同，不同的地方在於自定義的型別，而且這種不同比較容易讓人混淆:

1) 對於內建的型別，右值是不可被修改的(non-modifiable)，也不可被 const, volatile 所修飾(cv-qualitification ignored)

2) 對於自定義的型別(user-defined types)，右值卻允許通過它的成員函式進行修改。

對於 1)，這和 c 是一致的，2) 卻是 c++ 中所獨有, 因此，如果你看到 c++ 中如下的寫法，千萬不要驚訝：

class cs
~cs() 
cs& operator=(const cs& other)
int get_i() const 
void change(int i) 
private:
int i_;
};cs get_cs()
int main()

這個特性看起來多少有些奇怪，因為通常來說，自定義型別應該設計得和內建型別盡量一樣(所謂 value type)，但這個特性卻有意無意使得自定義型別特殊化了。對此，我們其實可以這樣想，也許會好理解點：自定義型別允許有成員函式，而通過右值呼叫成員函式是被允許的，但成員函式有可能不是 const 型別，因此通過呼叫右值的成員函式，也就可能會修改了該右值，done!

關於右值，在 c++11 以前有乙個十分值得關注的語言的特性：右值能被 const 型別的引用所指向，所以如下**是合法的。

const cs& ref = get_cs();

而且準確地說，右值

只能被 const 型別的 reference 所指向：

// error 
cs& ref = get_cs();

當乙個右值被 const reference 指向時，它的生命週期就被延長了，這個用法我在前面一篇部落格裡講到過它的相關應用。其中暗藏的邏輯其實就是：右值不能當成左值使用(但左值可以當成右值使用).

另外值得注意的是，對於前面提到的右值的兩個特性：

1) 允許呼叫成員函式。

2) 只能被 const reference 指向。

它們導致了一些比較有意思的結果，比如：

void func(cs& c)
//error
func(get_cs());
//正確
func(get_cs() = get_cs());

其中: func(get_cs() = get_cs()); 能夠被正常編譯執行的原因就在於，cs 的成員函式 operator=() 返回的是 cs&！不允許非 const reference 引用 rvalue 並不是完美的，它事實上也引起了一些問題，比如說拷貝建構函式的介面不一致了，這是什麼意思呢？

class cs
;// 另一種寫法
class cs2
;

上面兩種寫法的不同之處就在於引數，乙個是 const reference，乙個是非 const。對於自定義型別的引數，通常來說，如果函式不需要修改傳進來的引數，我們往往就按 const reference 的寫法，但對於 copy constructor 來說，它經常是需要修改引數的值，比如 auto_ptr。

// 類似auto_ptr
class auto_ptr
private:
void* ptr_;
};

所以，對於 auto_ptr 來說，它的 copy constructor 的引數型別是 non const reference。有些情況下，這種寫法應該被鼓勵，畢竟 non const reference 比 const reference 更能靈活應對各種情況，從而保持一致的介面型別，當然也有代價，引數的語義表達不準確了。除此更大的問題是如果拷貝建構函式寫成這樣子，卻又對 rvalue 的使用帶來了極大的不變，如前面所講的例子，rvalue 不能被 non const reference 所引用，所以像 auto_ptr 的這樣的類的 copy constructor 就不能接受 rvalue.

// 錯誤
auto_ptr p(get_ptr());
// operator=() 同理，錯誤。
auto_ptr p = get_ptr();

這也是 auto_ptr 很不好用的原因之一，為了解決這個問題，c++11 中引入了一種新的引用型別，該種引用是專門用來指向 rvalue 的，有了這種新型別，對 lvalue 和 rvalue 的引用就能明確區分開來了。因為有了這種新的型別，接著就引出了 c++11 中新的語義，move(), forward() 等，這兒先賣個關子，我們下次再講。

該部落格**：

也可參考：

C 左值和右值

C 左值和右值，左值引用和右值引用

C 左值和右值

C 左值和右值

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