在 c++11 中使用右值引用

Question

我想实现一个填充向量然后返回右值引用的函数。我厌倦了这样的事情：

std::vector<int> &&fill_list() {
  std::vector<int> res;
  ... do something to fill res ...
  return res;
}

int main(int argc, char **argv) {
  std::vector<int> myvec = fill_list();
  return 0;
}

但这不起作用，我收到以下错误：

error: invalid initialization of reference of type 'std::vector<int>&&' from expression of type 'std::vector<int>'

那么，总而言之，正确的做法是什么？我认为我还没有得到右值引用。

Answer 1

您似乎对什么是右值引用以及它与移动语义的关系感到困惑。

第一件事是第一：&& 并不意味着移动。它只不过是一种特殊的引用类型。 仍然是一个参考。它不是一个值；它不是一个 移动 值；它是一个值的引用。这意味着它具有引用类型的所有限制。值得注意的是，它必须引用一个仍然存在的值。所以返回一个悬空的右值引用并不比返回一个悬空的左值引用好。

“移动”是让一个对象声称拥有另一个对象的内容的过程。 R 值引用促进 移动语义，但仅仅拥有&& 并不意味着任何东西已经移动。 仅在调用移动构造函数（或移动赋值运算符）时发生移动；除非这两个东西之一被调用，否则不会发生任何运动。

如果您希望将 std::vector 的内容从您的函数中移出给用户，您只需执行以下操作：

std::vector<int> fill_list() {
  std::vector<int> res;
  ... do something to fill res ...
  return res;
}

鉴于fill_list()的这种用法：

std::vector<int> myvec = fill_list();

会发生两种情况之一。返回将被忽略，这意味着不会发生复制或移动。 res 直接构造成myvec。或者res 将被移动到返回值中，然后将执行myvec 的移动初始化。再说一遍，不要抄袭。

如果你有这个：

std::vector<int> myvec;
myvec = fill_list();

再一次，它将被移入。不得抄袭。

C++11 知道什么时候隐式移动是安全的。按值而不是按引用或某事返回值始终是移动的安全时间。因此，它会移动。

Answer 2

关于右值引用的讨论，您可以阅读 C++ 的作者 Bjarne Stroustrup 在这里所说的：

http://www2.research.att.com/~bs/C++0xFAQ.html#rval

针对您的具体示例，简短的回答是由于 命名返回值优化 - 这是事实上的标准 C++ 编译器功能，甚至是 C++11 之前的 - 如果您只是返回 -按值编译器会像你想要的那样有效地绑定 res 和 myvec：

std::vector<int> fill_list() {
    std::vector<int> res;
    ... do something to fill res ...
    cout << &res << endl; // PRINT POINTER
    return res;
}

int main(int argc, char **argv) {
     std::vector<int> myvec = fill_list();
     cout << &myvec << endl; // PRINT POINTER
     return 0;
}

在这两种情况下，两个“PRINT POINTER”行将打印相同的指针。

上面的向量 myvec 和向量 res 将是同一个向量，具有相同的存储空间。不会调用复制构造函数或移动构造函数。从某种意义上说 res 和 myvec 将是同一个对象的两个别名。

这甚至比使用移动构造函数更好。 myvec 是在原地构建和“填充”的。

编译器通过在“就地”模式下编译函数来实现这一点，将调用者堆栈帧中的立即堆栈位置与被调用者本地结果变量重叠，并在被调用者返回后简单地将其保留在那里。

在这种情况下，我们说构造函数已被省略。有关更多信息，请参见此处：

http://en.wikipedia.org/wiki/Return_value_optimization

如果您在非构造函数上下文中分配 fill_list 的结果，则按值返回会产生 xvalue（“过期”值的缩写，一种类型的右值），如果目标变量的移动赋值运算符可用，将优先考虑它。

Answer 3

return 语句是错误的，因为您尝试将右值引用（返回类型）绑定到左值（向量 res）。右值引用只能绑定到右值。

另外，正如其他人已经提到的，当返回类型是引用类型时返回局部变量是危险的，因为局部对象会在 return 语句之后被销毁，然后你得到一个引用无效对象的引用。

如果您想避免在 return 语句期间进行复制构造，由于称为复制省略的功能，仅使用非引用类型可能已经有效。 fill_list 函数中的向量 res 可以直接构造到 main 函数中的向量 myvec 中，因此根本不会调用复制或移动构造。但是这个特性是标准允许的，不是必需的，一些编译器没有省略一些复制构造。

Answer 4

如果你只是从你的函数中删除&& 它应该可以工作，但它不会是一个参考。 fill_list() 将创建一个向量并返回它。在返回期间将创建一个新向量。在 fill_list() 中创建的第一个向量将被复制到新向量，然后将被销毁。这是复制构造函数的工作。