如何在C++中编程确定一个表达式是右值还是左值？

Question

在C++中，确定表达式是右值还是左值的最佳方法是什么？也许在实践中这并不有用，但因为我正在学习右值和左值，所以我认为编写一个名为 is_lvalue 的函数会很好，如果传入的表达式是左值，则返回true，否则返回false。

示例：

std::string a("Hello");
is_lvalue(std::string()); // false
is_lvalue(a); // true  

- Giuseppe Pes

Answer 1

大部分工作已经被标准库完成，您只需要一个函数包装器：

template <typename T>
constexpr bool is_lvalue(T&&) {
  return std::is_lvalue_reference<T>{};
}

如果传递一个std::string左值，则T将推断为std::string&或const std::string&，对于右值，它将推断为std::string。请注意，Yakk的答案将返回不同类型，这允许更多的灵活性，您应该阅读该答案并可能使用它。

- Ryan Haining

Answer 2

我使用了两个重载的模板函数解决了上述问题。第一个函数以左值的引用作为输入，并返回true。而第二个函数则使用右值引用。然后我让编译器根据输入的表达式来匹配正确的函数。

代码：

#include <iostream>

template <typename T>
constexpr bool is_lvalue(T&) {
    return true;
}

template <typename T>
constexpr bool is_lvalue(T&&) {
    return false;
}

int main()
{
    std::string a = std::string("Hello");
    std::cout << "Is lValue ? " << '\n';
    std::cout << "std::string() : " << is_lvalue(std::string()) << '\n';
    std::cout << "a : " << is_lvalue(a) << '\n';
    std::cout << "a+b : " << is_lvalue(a+ std::string(" world!!! ")) << '\n';
} 

输出：

Is Lvalue ? 
std::string() : 0
a : 1
a+b : 0

- Giuseppe Pes

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由于这些参数未被使用，您应该将这两个函数标记为constexpr，因为类型在编译时始终已知。 - Ryan Haining

жИСдЉЪињФеЫЮstd::true_typeеТМfalse_typeдї•иОЈеЊЧжЫійЂШзЪДз°ЃеЃЪжАІгАВ - Yakk - Adam Nevraumont

@Yakk 在这种情况下使用 std::true_type 的优点是什么？ - Giuseppe Pes

它将结果的编译时特性移入类型系统中，这样您就可以像将其传递给模板函数一样进行操作，并确保传播其值。同时，真正的类型具有constexpr operator bool，因此它也可以在该上下文中使用。 - Yakk - Adam Nevraumont

从技术上讲，你实际上是为左值引用和转发引用创建了一个重载，而编译器只是选择更好的匹配。 - Krystian S

Answer 3

我会借鉴boost::hana的做法，使is_lvalue的返回值将其参数的左值性编码为constexpr值和类型。

这使您可以进行标签分派而无需额外的模板代码。

template<class T>
constexpr std::is_lvalue_reference<T&&>
is_lvalue(T&&){return {};}

这个函数的主体并没有做任何事情，参数值也被忽略了。这使得即使在非常数表达式的情况下，它仍可以是constexpr。

使用这种技术的一个优点可以在这里看到：

void tag_dispatch( std::true_type ) {
  std::cout << "true_type!\n";
}
void tag_dispatch( std::false_type ) {
  std::cout << "not true, not true, shame on you\n";
}

tag_dispatch( is_lvalue( 3 ) );

is_lvalue 的返回值不仅在 constexpr 上下文中可用（因为 true_type 和 false_type 有一个 constexpr operator bool），而且我们可以根据其状态轻松选择重载函数。

另一个优点是这使得编译器很难不内联结果。使用 constexpr 值，编译器可能会“轻松”忘记它是一个真正的常量；但对于类型，必须首先将其转换为 bool 才能有可能遗忘。

- Yakk - Adam Nevraumont

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为什么要使用<T&&>而不是<T>？ - Ryan Haining

@RyanHaining 更好的错误信息？对我来说，在重载解析失败时，is_lvalue_reference<Foo&&> 似乎比 is_lvalue_reference<Foo> 更清晰。 - Yakk - Adam Nevraumont

@Barry 这些答案已经足够好了，所以我提出了一个改进意见。但是没有人采纳并继续完善它，所以我发布了我的改进版本，并解释了为什么它略微更好。 - Yakk - Adam Nevraumont

@Yakk 这是 C++。我们都在追求略微更好的东西。 - Barry

Answer 4

使用 std::is_lvalue_reference 和 std::is_rvalue_reference。

如果您愿意使用 decltype，那么您不需要一个包装器。

std::string a("Hello");
std::is_lvalue_reference<decltype((std::string()))>::value; // false
std::is_lvalue_reference<decltype((a))>::value; // true

在C++17中，您将能够使用以下内容：

std::string a("Hello");
std::is_lvalue_reference_v<decltype((std::string()))>; // false
std::is_lvalue_reference_v<decltype((a))>; // true

或者你可以像@Ryan Haining建议的那样编写一个包装器，只需确保正确获取类型即可。

- Pharap

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在C++17中，您将能够做的事情在C++14甚至C++11中都可以做到。C++17只是已经将它们与stdlib一起发布了。 - edmz

@black 将“you'll be able to”解读为“你将能够（不需要额外的努力）”。 - Pharap