〇、前言

本文會討論C++中的左值，右值，左值引用，右值引用，以及會理清它們之間的關系。

一、左值與右值

（一）概述

1. 左值是一般指表達式結束后依然存在的持久化對象。右值指表達式結束時就不再存在的臨時對象。便捷的判斷方法：能對表達式取地址、有名字的對象為左值。反之，不能取地址、匿名的對象為右值。

2. C++ 表達式（運算符帶上其操作數、字面量、變量名等）有兩種獨立的屬性：類型和值類別 。類型指變量聲明時的類型，而值類別是表達式結果的類型，它必屬于左值、純右值或將亡值三者之一。如int&& x;其中 x 的類型為右值引用，但作為表達式使用時其值類別為左值（因為有名字，可以取址）。比如：

#include <iostream>
void func(int &&b) {std::cout << "b: " << b << " addr: " << &b << std::endl;b++;std::cout << b << std::endl;
}
int main() {int c = 10;func(std::move(c));std::cout << "c: " << c << " addr: " << &c << std::endl;return 0;
}

上例中的 b 就是一個右值引用，它接受了一個右值 c。在 main() 中，c 被轉化為右值引用傳入 func()，因此，func() 中的 b 其實就是 main() 中的 c 別名，它們指向的是同一塊內存區域。需要注意的是，func() 中的 b 其實是一個左值，換句話說，右值引用如果綁定了一個右值，它會延長這個右值的生命周期。 這種生命周期的延長意味著，盡管原始表達式產生的值是一個右值，一旦它被一個右值引用所綁定，它就不再是一個"即將銷毀的臨時值"，而更像是一個普通的變量。 這允許開發者在保證效率的同時，也能夠更靈活地控制這些值。

運行結果：

g++ 1.cxx -o main -std=c++14
./main
b: 10 addr: 0x16ba16e28
11
c: 11 addr: 0x16ba16e28

我們需要注意的是，main() 中的 c 被轉換成了右值引用，但是它的狀態沒有發生任何改變。它在 func 中被修改，并在 func 返回后仍然保持有效。std::move 只是告訴編譯器一個對象可以被“安全地”當作右值來使用，這樣就允許在移動語義上下文中使用該對象。

（二）右值的分類

1. 純右值(prvalue)：用于識別臨時變量和一些不與對象關聯的值。函數返回值為非引用類型、表達式臨時值(如1+3)、lambda表達式等。

2. 將亡值(xvalue)：是與右值引用相關的表達式，通常指將要被移動的對象。如，函數返回類型為T&&、std::move的返回值、轉換為T&&的類型轉換函數的返回值（注意，這些都是與右值引用相關的表達式）或臨時對象。

表格形式：

類型分類	特征	綁定規則和類型安全轉換	實例和特殊情況
左值 (lvalue)	存在變量、函數調用產生的對象，有固定地址。	可綁定到左值引用，例如 int& x = a;	變量 int a = 10; 函數調用（返回引用）例如 int& foo();
純右值 (prvalue)	不適宜被移動，不具有可識別的地址。	可綁定到右值引用或 const 左值引用，例如 int&& x = 5;	字面量例如 42，表達式例如 a + b，函數調用（返回非引用）例如 int foo();
將亡值 (xvalue)	適宜被移動，具有地址但對象即將被銷毀。	可綁定到右值引用，例如使用 std::move 例如 int&& x = std::move(a);	通過 std::move 生成的將亡值，例如 std::move(a)；使用移動構造函數或移動賦值操作時，傳遞的實際參數。
泛左值 (glvalue)	概括左值和將亡值，即擁有特定身份（地址）且可能即將被銷毀。	可以綁定到左值引用或右值引用，取決于上下文。	例如使用 decltype 捕獲引用時，decltype((a)) x = a; 捕獲的是 a 的引用。

二、左值引用與右值引用

（一）概述

1. 左值引用和右值引用都屬于引用類型。無論是聲明一個左值引用還是右值引用都必須立即進行初始化（今天考試剛考到）。

2. 左值引用都是左值。但具名的右值引用是左值，而匿名的右值引用是右值（比如上面的 func 中的 b，雖然它是右值引用，但是它是一個左值）。

（二）可綁定的值類型(設T是個具體類型)

1. 左值引用（T&）：只能綁定到左值（非常量左值）

2. 右值引用（T&&）：只能綁定到右值（非常量右值）

3. 常量左值引用（const T&）：常量左值引用是個“萬能”的引用類型：它既可以綁定到左值也可以綁定到右值，它像右值引用一樣可以延長右值的生命期。不過相比于右值引用所引用的右值，常量左值引用的右值在它的“余生”中只能是只讀的。對于這點，可以參考這個例子：

#include <iostream>
void func(const int &b) {std::cout << "b: " << b << " addr: " << &b << std::endl;b++; // 會報錯std::cout << b << std::endl;
}
int main() {int c = 10;func(std::move(c));std::cout << "c: " << c << " addr: " << &c << std::endl;return 0;
}

編譯出錯：

g++ 2.cxx -o main -std=c++14
2.cxx:4:6: error: cannot assign to variable 'b' with const-qualified type 'const int &'b++;~^
2.cxx:2:22: note: variable 'b' declared const here
void func(const int &b) {~~~~~~~~~~~^
1 error generated.

4. 常量右值引用(const T&&)：可綁定到右值或常量右值。由于移動語義需要右值可以被修改，因此常量右值引用沒有實際用處。如果需要引用右值且讓其不可更改，則常量左值引用就足夠了。

三、萬能引用（universal reference）

（一）T&&的含義

1. 當T是一個具體的類型時，T&& 表示右值引用，只能綁定到右值。

2. 當涉及T類型推導時，T&& 為萬能引用。若用右值初始化萬能引用，則T&&為右值引用。若用左值初始化萬能引用，則T&&為左值引用。但不管哪種情況，T&&都是一種引用類型。

（二）萬能引用

1. T&&是萬能引用的兩個條件：

（1）必須涉及類型推導；

（2）聲明的形式也必須正好形如 T&& 。并且該形式被限定死了，任何對其修飾都將剝奪T&&成為萬能引用的資格。

2. 萬能引用使用的場景

（1）函數模板形參
　　　　
（2）auto&&

一個例子：

#include <iostream>
#include <vector>using namespace std;class Widget {};void func1(Widget &&param){}; // param為右值引用類型(不涉及類型推導)template <typename T>
void func2(T &&param) {} // param為萬能引用（涉及類型推導）template <typename T>
void func3(std::vector<T> &&param) {
}template <typename T>
void func4(const T &&param) {}
template <class T> class MyVector {public:void push_back(T &&x) {} // x為右值引用。因為當定義一個MyVector對象后，T己確定。當調用該函數時T的類型不用再推導！template <class... Args>void emplace_back(Args&&...args){}; // args為萬能引用，因為Args獨立于T的類型，當調用該函數時，需推導Args的類型。
};int main() {Widget w;func2(w);            // 萬能引用, func2(T&& param)，param為Widget&（左值引用）func2(std::move(w)); // 萬能引用, param為Widget&&，是個右值引用。int x = 0;Widget &&var1 = Widget(); // var1為右值引用（不涉及類型推導）auto &&var2 = var1; //萬能引用，auto&&被推導為Widget&（左值引用）auto &&var3 = x; //萬能引用，被推導為int&;(左值引用）// 3. 計算任意函數的執行時間：auto&&用于lambda表達式形參（C++14）auto timefunc = [](auto &&func, auto &&...params) {//計時器啟動//調用func(param...)函數std::forward<decltype(func)>(func)( //根據func的左右值特性來調用相應的重載&或&&版本的成員函數std::forward<decltype(params)>(params)... //保持參數的左/右值特性);//計時器停止并記錄流逝的時間};timefunc(func1, std::move(w)); //計算func1函數的執行時間return 0;
}

在你提供的代碼中，main 函數涉及到萬能引用的語句如下：

1. func2(w); 和 func2(std::move(w)); — 這里的 func2 函數模板參數 T&& 是一個萬能引用。它可以綁定到左值和右值。在這兩個調用中，第一次調用時 T 被推導為 Widget&（因為 w 是一個左值），而第二次調用時 T 被推導為 Widget（因為 std::move(w) 產生一個右值）。

2. auto &&var2 = var1; — 這里使用了 auto&&，它也是一個萬能引用。var1 是一個左值（盡管它本身是一個綁定到臨時對象的右值引用），所以 var2 被推導為 Widget&。

3. auto &&var3 = x; — 這同樣使用了 auto&&，這是一個萬能引用。由于 x 是一個左值，var3 被推導為 int&。

4. 在 timefunc lambda 表達式的定義中，參數列表 (auto &&func, auto &&...params) 使用了萬能引用。這里 auto&& 用于單個參數和參數包，允許這個 lambda 接受任意數量的任意類型的參數，并保持他們的值類別（左值或右值）。

這些例子展示了萬能引用在模板類型推導中的強大功能，尤其是在泛型編程和函數重載解析中的應用。通過萬能引用，可以寫出更靈活的函數和模板，使得它們能夠同時接受左值和右值，而無需重載函數。

四、參考

這里。