C++的左值和右值

摘要

C++語言中的左值和右值是困擾我的知識點，今天將學習到的知識點整理一下，以理清概念。本文首先介紹了左值、右值的一般分類和概念，包括廣義左值，將亡值和純右值，然後介紹了我對左值和右值的理解：將左值理解成水桶，將右值理解成水，最後介紹了左值引用和對常量的左值引用。

表示式值的分類

本文說的左值（lvalue）和右值（rvalue），其中的“值”就是表示式（expression）的值。C++17標準定義了表示式值的分類，其主要分為3類：

• 廣義左值（glvalue）：在程式設計師程式設計時，程式設計師可以取地址的東西（物件、函式）。舉例：變數、函式等。
• 純右值（prvalue）：在程式設計師程式設計時，程式設計師不可以取地址的東西。舉例：字面值常量。
• 將亡值（xvalue）：本身可以被程式設計師取地址，但是馬上就不能被取地址了的東西。

這三種類別和左右值的關係圖：

左右值的理解

我把左值理解成水桶，右值理解成水。這樣我感覺比較好記憶和理解。比如：

int x; //x左值，理解成一個水桶
x = 10; // 10是右值，理解成水
int *p = &x; // 可以對水桶取地址，找到放水桶的地址
&10; // 編譯錯誤，水沒有位置，不能取地址
int y = x; // 把x水桶裡的水複製一份到y水桶。

又如：

int f() { 
    int x = 10; // x是一個水桶
    return x; //但是要被返回了，也就是這個水桶要被“銷燬”。
} 

int main() {
    f() = 10; //編譯錯誤，水桶已被銷燬，不能盛水了
    return 0;
}
 

左值引用

左值引用，就是在水桶上貼上了一個標籤，這個標籤代表了水桶（其實變數名字也可以理解成水桶上的標籤）。
比如：

int a = 10;
int &b = a; //貼上標籤

注意到常量的左值引用可以繫結到字面值常量上，也就是說以下程式碼是正確的：

const int & c = 10; //編譯正確，但是“10”是右值，理解成水，c是左值引用，理解成標籤。

但是如果把左值引用理解成在水桶上貼標籤的話，以上程式碼就與這個理解產生衝突了。畢竟“標籤”不能貼到“水”上。
其實，編譯器會建立一個隱藏的變數來讓引用c繫結到10上。比如：

const int & c = 10; 
//會被翻譯成這樣：
int __internal_unique_name = 10;
const int& c = __internal_unique_name;
 

也就是說，編譯器會建立一個左值（理解成“水桶”）來儲存10（理解成“水”），然後再讓引用繫結到該左值上（理解成在水桶上貼標籤）。

總結

本文介紹了對左值和右值的理解。如果有什麼錯誤，希望讀者可以批評指正！

參考

• [1]微軟C++文件
• [2]Internal Pointers的部落格