完美轉發指的是函數模板可以將自己的參數“完美”地轉發給內部調用的其它函數。所謂完美，即不僅能準確地轉發參數的值，還能保證被轉發參數的左、右值屬性不變。

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場景

思考下面的代碼：

template<typename T>
void function(T t) {otherfunc(t);
}

function() 函數模板中調用了otherfunc()函數。我們想要的完美轉發是：

• 如果function()函數接收到的參數 t 為左值，那么該函數傳遞給 otherfunc() 的參數 t 也是左值。
• 如果function()函數接收到的參數t為右值，那么傳遞給 otherfunc() 函數的參數 t 也是右值

顯然 function() 函數模板沒有實現完美轉發，這是因為無論是左值還是右值傳遞進來，都會當作是左值，因為是非引用類型。

比如 function(10)； 傳遞給 otherfunc() 也是左值而不是我們期望的右值，這在我們期望對左值和右值進行不同處理時會產生問題。

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舊的方法

在C++98/03 標準下的 C++ 也可以實現完美轉發，只是實現方式比較麻煩。

C++98/03 標準中只有左值引用，可以細分為非 const引用和const引用：

• 非const引用作為函數模板參數，只能接收左值無法接收右值
• const左值引用既可以接收左值，也可以接收右值，但如果內部需要將參數傳遞給其他函數，需要被調用函數的參數也是 const，否則無法直接傳遞。

可見能實現轉發，但不夠"完美"。

#include <iostream>
using namespace std;
//重載被調用函數，查看完美轉發的效果
void otherfunc(int & t) {cout << "call lvalue\n";
}
void otherfunc(const int & t) {cout << "call rvalue\n";
}//重載函數模板，分別接收左值和右值
//接收右值參數
template <typename T>
void function(const T& t) {otherfunc(t);
}
//接收左值參數
template <typename T>
void function(T& t) {otherfunc(t);
}
int main()
{function(10);//10 是右值int  x = 2;function(x);//x 是左值return 0;
}

輸出為

左值實參既能匹配 function(T& t) 也能匹配 function(const& t)，編譯器會選擇更合適的 function(T& t)。

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新的方法

對于舊的方法，當模板函數有大量參數的情況，可能就需要編寫大量的重載函數模板。

在C++11標準中引入了右值引用，通常情況下右值引用只能接收右值，而對于函數模板中使用右值引用語法定義的參數來說，它既可以接收右值，也可以接收左值(稱為萬能引用)。

因此在C++11標準中實現完美轉發，只需要編寫如下一個模板函數即可：

template <typename T>
void function(T&& t) {otherdef(t);
}

但是還存在一個問題，如果我們傳入的參數是一個左值引用或右值引用的實參，如下所示：

int x = 5;
int& y =  x;
function(y); // T為int&
int&& z = 1;
function(z); // T 為int&&

其中， function(y) 實例化的函數為 function(int& && t)，由function(z) 實例化的函數為 function(int&& &&t)，這在C++98/03是不支持的，而C++11引入了引用折疊規則：

• 當實參為左值或者左值引用(A&)時，函數模板中 T&& 將轉變為 A&，即 A& && = A&。
• 當實參為右值或者右值引用(A&&)時，函數模板中 T&& 將轉變為 A&&，即 A&& && = A&&。

還存在的問題是，在function()函數內部，不管是 T& t 還是 T&& t 其實 t 都是一個左值，因此都會傳遞到 otherfunc(int& t)。

所以我們需要一種解決方案來處理這個問題，C++11標準里的模板函數 forward() 就是用來解決這個問題，讓我們能傳遞左值/右值屬性，例子如下：

#include <iostream>
using namespace std;
//重載被調用函數，查看完美轉發的效果
void otherfunc(int & t) {cout << "lvalue\n";
}
void otherfunc(const int & t) {cout << "rvalue\n";
}
//實現完美轉發的函數模板
template <typename T>
void function(T&& t) {otherfunc(forward<T>(t));
}
int main()
{function(1);int  x = 2;function(x);return 0;
}

輸出如下，正確傳遞了左值/右值屬性

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內部實現

下面簡單看下內部實現(MSVC)

_EXPORT_STD template <class _Ty>
_NODISCARD _MSVC_INTRINSIC constexpr _Ty&& forward(remove_reference_t<_Ty>& _Arg) noexcept {return static_cast<_Ty&&>(_Arg);
}_EXPORT_STD template <class _Ty>
_NODISCARD _MSVC_INTRINSIC constexpr _Ty&& forward(remove_reference_t<_Ty>&& _Arg) noexcept {static_assert(!is_lvalue_reference_v<_Ty>, "bad forward call");return static_cast<_Ty&&>(_Arg);
}

簡單地來說就是通過靜態的強制類型轉換+引用折疊，返回對應的結果。

比如下面的四鐘情況：

	int x = 2;otherfunc(forward<int>(x)); // 匹配第一個，返回 int&&otherfunc(forward<int>(2)); // 匹配第二個，返回 int&&int& y = x;otherfunc(forward<int&>(y)); // 匹配第一個，返回 int&int&& z = 2;otherfunc(forward<int&&>(z)); // 匹配第一個，返回 int&&，可見右值引用是個左值

它的輸出結果如下

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參考文獻

C++11、C++14、C++17、C++20新特性總結（5萬字詳解）