为什么要有完美转发#
下面是一个类工厂函数:
template <typename T, typename Arg>
std::shared_ptr<T> factory(Arg arg) {
return std::shared_ptr<T>( new T(arg));
}
参数对象arg
在上面的例子中是传值方式传递,这带来了生成额外临时对象1的代价,所以我们改成引用传递:
template <typename T, typename Arg>
std::shared_ptr<T> factory(Arg &arg) {
return std::shared_ptr<T>( new T(arg));
}
但这种实现的问题是不能绑定右值实参。如factory<X>(42)
将编译报错,进一步的,我们按常量引用来传递:
template <typename T, typename Arg>
std::shared_ptr<T> factory(const Arg &arg) {
return std::shared_ptr<T>( new T(arg));
}
这种实现的问题是不能支持移动语义,形参使用右值引用可以解决完美转发问题。
引用折叠#
在C++11
之前,我们不能对一个引用类型继续引用,但C++
由于右值引用的出现而放宽2了这一做法,从而产生了引用折叠规则,允许我们对引用进行引用,既能左引用,又能右引用。但是却遵循如下规则:
函数形参类型 | 实参类型 | 推导后函数形参类型 |
---|---|---|
T& | 左引用 | T& |
T& | 右引用 | T& |
T&& | 左引用 | T& |
T&& | 右引用 | T&& |
模板参数类型推导#
对函数模板template<typename T>void foo(T&&);
,应用上述引用折叠规则,可总结出以下结论:
- 如果实参是类型 A 的左值,则模板参数 T 的类型为
A&
,形参类型为A&
; - 如果实参是类型 A 的右值,则模板参数 T 的类型为
A&&
,形参类型为A&&
。
这同样适用于类模板的成员函数模板的类型推导:
template <class T> class vector {
public:
// T是类模板参数 ⇒ 该成员函数不需要类型推导;这里的函数参数类型就是T的右值引用
void push_back(T &&x);
// 该成员函数是个函数模板,有自己的模板参数,需要类型推导
template <typename Args> void emplace_back(Args &&args); }
函数模板的形参必须是 T&& 形式,才需要模板参数类型推导。即使形参声明为 const T&& 形式,就只能按字面意义使用,不需要模板参数类型推导。
完美转发#
下面是上述代码完美转发版本的实现:
template <typename T, typename Arg>
shared_ptr<T> factory(Args&& arg) {
return std::shared_ptr<T>( new T(std::forward<Arg>(arg)) );
}
其中std::forward
是定义在标准库<utility>
中的模板函数:
template< class T > T&& forward( typename std::remove_reference<T>::type& t ) {
return static_cast<T&&>(t);
}
template< class T > T&& forward( typename std::remove_reference<T>::type&& t ) {
return static_cast<T&&>(t);
}
std::remove_reference
是个类模板,定义在标准库<type_traits>
中,用于移除类型的引用其中定义的类型 type 是引用的基类型。
template< class T > struct remove_reference {typedef T type;};
template< class T > struct remove_reference<T&> {typedef T type;};
template< class T > struct remove_reference<T&&> {typedef T type;};
- 实参的数据类型是左值引用类型
S&
时 (T = S&
),t
的类型为S&
,static_cast<S& &&>(t)
折叠为static_cast<S&>(t)
- 实参的数据类型是右值引用类型
S&&
时 (T = S&&
),t
的类型为S&&
,static_cast<S&& &&>(t)
折叠为static_cast<S&&>(t)
References#
https://zh.wikipedia.org/zh-cn/%E5%8F%B3%E5%80%BC%E5%BC%95%E7%94%A8