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“非常量引用的初始值必須為左值”問題

參考:http://blog.sina.com.cn/s/blog_6d6f47690101dgwi.html
改正了原博文的某些疏漏。

首先,先看下面一個例子:

int main(){
int i =2;
double &r =i;
return 0;
}

報錯:gcc error: invalid initialization of reference of type ‘double&’ from expression of type ‘int’
如果改成 const double &r =i;沒有問題。
難道這裡的i不是左值?
程式改成:

int main(){
double i =2;
double &r =i;
return 0;
}

沒有錯誤
難道這裡的i又是左值啦?

其實對於第一段程式碼:const double &r = i;
由於型別不匹配會自動將變數i從int型轉為double型,實際相當於:

const double inner_tmp = (double)i;  //這裡就產生了一個臨時變數
double &r = inner_tmp;

臨時的中間變數都是const,所有沒有const的引用會失敗。
試想,如果這種操作合法,則我們可以通過引用更改常量的值。

左值與右值的區分

對左值和右值的一個最常見的誤解是:等號左邊的就是左值,等號右邊的就是右值。
左值和右值都是針對表示式而言的,左值是指表示式結束後依然存在的持久物件,右值是指表示式結束時就不再存在的臨時物件。一個區分左值與右值的便捷方法是:看能不能對錶達式取地址,如果能,則為左值,否則為右值。
比如說:int a = 10;
這裡的a就是左值:顯然a是可以被取地址的;
而數字常量10則是右值:不可能取10的地址。

什麼是左值引用:

區分清楚了左值與右值,我們再來看看左值引用。左值引用根據其修飾符的不同,可以分為非常量左值引用(double &r =i;)和常量左值引用(const double &r =i;)。
非常量左值引用只能繫結到非常量左值,不能繫結到常量左值、非常量右值和常量右值。試想,如果允許繫結到常量左值和常量右值,則非常量左值引用可以用於修改常量左值和常量右值,這明顯違反了其常量的含義。如果允許繫結到非常量右值,則會導致非常危險的情況出現,因為非常量右值是一個臨時物件,非常量左值引用可能會使用一個已經被銷燬了的臨時物件。
常量左值引用可以繫結到所有型別的值,包括非常量左值、常量左值、非常量右值和常量右值。

為什麼要區分非常量右值引用:

可以看出,使用左值引用時,我們無法區分出繫結的是否是非常量右值的情況。那麼,為什麼要對非常量右值進行區分呢,區分出來了又有什麼好處呢?這就牽涉到C++中一個著名的效能問題——拷貝臨時物件。考慮下面的程式碼:

vector<int> GetAllScores()
{
vector<int> vctTemp;
vctTemp.push_back(90);
vctTemp.push_back(95);
return vctTemp;
}

當使用vector vctScore = GetAllScores()進行初始化時,實際上呼叫了三次建構函式。儘管有些編譯器可以採用RVO(Return Value Optimization)來進行優化,但優化工作只在某些特定條件下才能進行。可以看到,上面很普通的一個函式呼叫,由於存在臨時物件的拷貝,導致了額外的兩次拷貝建構函式和解構函式的開銷。當然,我們也可以修改函式的形式為void GetAllScores(vector &vctScore),但這並不一定就是我們需要的形式。另外,考慮下面字串的連線操作:

string s1("hello");
string s = s1 + "a"+ "b"+ "c"+ "d"+ "e";

在對s進行初始化時,會產生大量的臨時物件,並涉及到大量字串的拷貝操作,這顯然會影響程式的效率和效能。怎麼解決這個問題呢?如果我們能確定某個值是一個非常量右值(或者是一個以後不會再使用的左值),則我們在進行臨時物件的拷貝時,可以不用拷貝實際的資料,而只是“竊取”指向實際資料的指標(類似於STL中的auto_ptr,會轉移所有權)。C++ 11中引入的右值引用正好可用於標識一個非常量右值。C++ 11中用&表示左值引用,用&&表示右值引用,如:int&& a = 10;
右值引用根據其修飾符的不同,也可以分為非常量右值引用和常量右值引用。
非常量右值引用只能繫結到非常量右值,不能繫結到非常量左值、常量左值和常量右值。如果允許繫結到非常量左值,則可能會錯誤地竊取一個持久物件的資料,而這是非常危險的;如果允許繫結到常量左值和常量右值,則非常量右值引用可以用於修改常量左值和常量右值,這明顯違反了其常量的含義。
常量右值引用可以繫結到非常量右值和常量右值,不能繫結到非常量左值和常量左值(理由同上)。可以看出,使用左值引用時,我們無法區分出繫結的是否是非常量