c++11-17 模板核心知識（十）—— 區分萬能引用(universal references)和右值引用
阿新 • • 發佈：2020-12-01
- [引子](#引子)
- [如何區分](#如何區分)
- [模板引數](#模板引數)
- [const disqualify universal reference](#const-disqualify-universal-reference)
- [auto宣告](#auto宣告)
## 引子
`T&&`在程式碼裡並不總是右值引用：
```c++
void f(Widget&& param); // rvalue reference
Widget&& var1 = Widget(); // rvalue reference
auto&& var2 = var1; // not rvalue reference
template
void f(std::vector&& param); // rvalue reference
template
void f(T&& param); // not rvalue reference
```
`T&&`代表兩種含義：
* 右值引用
* 萬能引用(universal references, or forwarding references)
## 如何區分
萬能引用一般出現在兩個場景中：
* 模板引數
```c++
template
void f(T&& param); // param is a universal reference
```
* auto宣告
```c++
auto&& var2 = var1; // var2 is a universal reference
```
我們分別討論下這兩種場景。
### 模板引數
**我們注意到，涉及到萬能引用的地方，都會有引數推導的過程，例如上面的T和var2. 而右值引用則沒有這個過程：**
```c++
void f(Widget&& param); // no type deduction; param is an rvalue reference
Widget&& var1 = Widget(); // no type deduction; var1 is an rvalue reference
```
但是即使語句設計到引數推導，也不一定就是萬能引用。例如：
```c++
template
void f(std::vector&& param); // param is an rvalue reference
std::vector v;
f(v); // error! can't bind lvalue to rvalue reference
```
這點還是比較好理解的。萬能引用需要依靠表示式來初始化自己是右值引用還是左值引用，但是上面這個例子沒有表現出這一點，它僅僅是推斷了T的型別，但是param的型別一直都是`std::vector&&`。
我們再舉一個vector中的例子：
```c++
template>
class vector {
public:
void push_back(T&& x); // rvalue reference
template
void emplace_back(Args&&... args); // universal reference
};
```
* `push_back(T&& x)`中的T&&為右值引用，因為這個雖然是T&&，但是不涉及到引數推導。當push_back被instantiated時，實際的呼叫類似於：
```c++
std::vector v;
...
class vector> {
public:
void push_back(Widget&& x); // rvalue reference
…
};
```
可以很明顯的看出此時沒有引數推導的過程。
* `template emplace_back(Args&&... args)`中的`Args&&`為萬能引用。Args與T是相互獨立的，所以Args有一個獨立的引數推斷過程。
#### const disqualify universal reference
有意思的是，當引數加上const後，就一定是右值引用：
```c++
template int f(T&& heisenreference);
template int g(const T&&);
int i;
int n1 = f(i); // calls f(int&)
int n2 = f(0); // calls f(int&&)
int n3 = g(i); // error: would call g(const int&&), which would bind an rvalue reference to an lvalue
```
至於為什麼會有這個規定，按照[Why adding `const` makes the universal reference as rvalue](https://stackoverflow.com/questions/38814939/why-adding-const-makes-the-universal-reference-as-rvalue)的說法，大體有兩點原因：
* `const T&&`允許你過載一個函式模板，它只接受右值引用。如果`const T&&`也被當做universal reference，那麼將沒有辦法讓函式只接受右值引用。
* 顯示禁用某個函式接受右值引用：`template void cref(const T&&) = delete;`
### auto宣告
對於auto的場景來說，所有的`auto&&`都是萬能引用，因為它總是有引數推導的過程。例如定義一個記錄函式執行時間的lambda（C++14中允許使用auto來宣告lambda的函式）：
```c++
auto timeFuncInvocation = [](auto &&func, auto &&... params) {
start timer;
std::forward(func)( // invoke func
std::forward(params)... // on params
);
stop timer and record elapsed time;
};
```
（完）
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