面试题：C++ 右值引用与完美转发基础

Question

请解释C++中右值引用的概念，以及它与左值引用的主要区别。同时，描述完美转发在右值引用场景下的作用，并用一个简单的代码示例展示如何实现完美转发。

Answer 1

右值引用概念

右值引用是C++11引入的新特性，用于绑定到右值（临时对象）。它允许我们在不进行额外拷贝的情况下，高效地转移对象的资源所有权。右值引用的声明形式为 T&&，其中 T 是数据类型。

与左值引用的主要区别

1. 绑定对象类型：
   • 左值引用：只能绑定到左值（有名称、可寻址的对象，如变量），例如 int a = 10; int& ref = a;。
   • 右值引用：只能绑定到右值（临时对象、字面量等），例如 int&& ref = 10;。
2. 生命周期延长：
   • 左值引用：不会延长左值的生命周期。
   • 右值引用：当右值被右值引用绑定后，其生命周期会延长到与右值引用变量相同。
3. 可修改性：
   • 左值引用：通常用于避免拷贝和修改对象，左值引用所引用的对象是可修改的。
   • 右值引用：不仅可以避免拷贝，还能实现资源的转移，右值引用所引用的对象在转移后通常不再被使用，也可被修改。

完美转发在右值引用场景下的作用

完美转发指的是函数模板能够将其参数原封不动地转发给其他函数。在右值引用场景下，它的作用是在函数调用链中保持参数的左右值属性不变，使得实参无论是左值还是右值，都能被准确地转发到目标函数，避免不必要的拷贝和移动。

完美转发代码示例

#include <iostream>

// 目标函数
void printValue(int& value) {
    std::cout << "Lvalue: " << value << std::endl;
}

void printValue(int&& value) {
    std::cout << "Rvalue: " << value << std::endl;
}

// 转发函数模板
template <typename T>
void forwardValue(T&& value) {
    printValue(std::forward<T>(value));
}

int main() {
    int num = 10;
    forwardValue(num);        // 转发左值
    forwardValue(20);         // 转发右值
    return 0;
}

在上述代码中，forwardValue 函数模板使用 std::forward 实现了完美转发，使得 printValue 函数能够正确区分接收到的参数是左值还是右值。