右值引用和左值引用的工作方式是否相同？

Question

我想知道我的假设是否正确 -> Rvalue引用的工作方式与lvalue引用类似，只是它们只能绑定到rvalue，因此它们可以用于检测rvalue。

因此，当用作返回类型时，它的工作方式就像lvalue引用一样，就好像它们返回它们绑定到的实际对象一样。

当用作参数类型时，它们传递值而不进行任何复制。

我看到很多人问通过rvalue引用和通过值（以及通过lvalue引用）返回之间的区别是什么，但是难道不能通过说rvalue引用的工作方式类似于lvalue引用来回答所有这些问题吗？因此，如果您知道使用lvalue引用时会发生什么，那么您可能知道使用rvalue引用时会发生什么，即您将知道通过rvalue引用返回实际对象，而通过值返回副本，就像通过lvalue引用和值返回之间的区别一样（大致上）？

还是我错了？

- user8221510

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我认为那是一个不错的摘要。 - Quentin

我不确定你是否意识到，返回对于局部变量（栈变量）的引用（左值或右值）将会返回一个悬空引用，导致未定义行为。 - Richard Critten

返回一个 r-value 引用会阻止 RVO，因此是一种悲观的优化方式（同时也可能很危险）。 - Richard Hodges

@RichardCritten，我知道 :) 如果本地对象具有自动存储并且将在返回语句处被销毁，那么这也是很有意义的。 - user8221510

@RichardHodges 我认为你假设该函数返回一个局部变量。如果该函数返回一个输入或成员变量的引用（如果它是对象方法），那么右值引用可能是最快的，但仍然有潜在的危险。 - Nir Friedman

@NirFriedman 对的。你可以从特别标记的 r-value 版本的方法中执行此操作，并通过类似 std::move(x).take_thing() 的方式访问它，其中 take_thing 定义为 auto take_thing() && -> X&& {...}。 - Richard Hodges

Answer 1

当写入任何命名对象时，它被视为其真实类型。

读取任何对象时，它被视为左值引用。

从函数返回的对象没有名称，因此它被视为其真实类型。

其他所有内容都遵循这个原则。

- Richard Hodges

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“real type”是什么意思？ - user8221510

@FacPam 我的意思是声明中提到的类型。例如 X、X& 或 X&&。当读取任何这些类型中的任何名称时，它都是一个 X&。 - Richard Hodges

Answer 2

就使用rvalue引用作为返回类型而言，它通常与lvalue引用类似，即通常不应该这样做，因为你不能返回对局部变量的引用。然而，将rvalue引用与输入和输出相结合可以实现一些有趣的事情：

Matrix operator+(const Matrix& lhs, const Matrix& rhs) {
    auto r = lhs;
    r += rhs;
    return r;
}

一些矩阵加法函数的典型签名。但是利用右值引用，我们可以开始添加如下重载：

Matrix&& operator+(Matrix&& lhs, const Matrix& rhs) {
    lhs += rhs;
    return lhs;
}

第二个版本很整洁，因为没有副本，甚至没有移动！这在 lvalue 引用中实际上是不可行的，因为您无法确定是否可以直接使用/滥用输入的存储。因此，rvalue 引用确实打开了一些新的通过引用返回的机会，但这仍然是例外而不是规范。

- Nir Friedman

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如果我们没有复制省略，那就太棒了，但事实上我们有。因此完全没有必要这样做。在这种情况下，我们应该传递和返回副本。 - Richard Hodges

我不知道17的情况，但在14及其之前返回一个副本并不能总是产生相同的效果。例如，当您链接多个函数调用时，可以看到这一点，复制省略通常只能工作在一层深度。 - Nir Friedman

@RichardHodges 这个程序使用1z编译：http://coliru.stacked-crooked.com/a/87b64891a794dc0f。如果您认为这个程序没有清楚地展示通过rvalue引用传递/返回可以节省移动操作，那么请解释一下。 - Nir Friedman

是的，我明白了，可以通过嵌套操作（例如 w = x + y + z）来优化，但会增加维护开销。 - Richard Hodges