C++11 中的左值、右值和將亡值

來源：georgeguo

C++98 中表達(dá)式值的類型只有左值和右值兩種類型，可以取到地址的表達(dá)式就是左值，不是左值的值就是右值，而C++11中將表達(dá)式的值類型劃分成了lvalue（左值）、rvalue（右值）、prvalue（純右值）、xvalue（將亡值）、gvalue（泛左值） 5種。下文從基本概念并結(jié)合實際的例子區(qū)分C++11中的表達(dá)式值類型。

基本概念

表達(dá)式

• 表達(dá)式的定義
  定義： 由運算符(operator)和運算對象(operand)構(gòu)成的計算式（類似于數(shù)學(xué)上的算術(shù)表達(dá)式）。
  舉例： 字面值(literal)和變量(variable)是最簡單的表達(dá)式，函數(shù)的返回值也被認(rèn)為是表達(dá)式。

值類別

• 表達(dá)式是可求值的，對表達(dá)式求值將得到一個結(jié)果(result)。這個結(jié)果有兩個屬性：類型和值類別（value categories）。

• 在c++11以后，表達(dá)式按值類別分，必然屬于以下三者之一：左值(left value,lvalue)，將亡值(expiring value,xvalue)，純右值(pure rvalue,pralue)。其中，左值和將亡值合稱泛左值(generalized lvalue,glvalue)，純右值和將亡值合稱右值(right value,rvalue)。

• C++11中右值rvalue的概念包括兩個部分：

1、將亡值(xvalue. expiring value)，xvalue是C++11新增的概念，與右值引用相關(guān)的表達(dá)式，如: 將要被移動的對象、T&&函數(shù)返回值、std::move返回值和轉(zhuǎn)換為 T&&的類型的轉(zhuǎn)換函數(shù)的返回值等；
2、純右值(pvalue, pure right value)，如：非引用返回的臨時變量、運算表達(dá)式產(chǎn)生的臨時變量、原始字面量和lambda表達(dá)式等屬于pvalue；

注意：“左值”是表達(dá)式的結(jié)果的一種屬性，但更為普遍地，通常用“左值”來指代左值表達(dá)式。所謂左值表達(dá)式，就是指求值結(jié)果的值類別為左值的表達(dá)式。在后文中，我們依然用左值指代左值表達(dá)式。對于純右值和將亡值，亦然。

左值、純右值和將亡值的描述

左值

• 描述：能夠用&取地址的表達(dá)式是左值表達(dá)式。

一個區(qū)分左值和右值的便捷方法：看能不能對表達(dá)式取地址，若能，則為左值，若不能則為右值。所有的具名變量都是左值，而右值是不具名的。

舉例：

• 函數(shù)名和變量名

• 返回左值引用的函數(shù)調(diào)用

• 前置自增/自減運算符連接的表達(dá)式++i/--i

• 由賦值運算符或復(fù)合賦值運算符連接的表達(dá)式(a=b、a+=b、a%=b）

• 解引用表達(dá)式*p

• 字符串字面值"abc"

純右值

描述：滿足下列條件之一的：

• 1）本身就是赤裸裸的、純粹的字面值，如3、false；

• 2）求值結(jié)果相當(dāng)于字面值或是一個不具名的臨時對象。

舉例：

• 除字符串字面值以外的字面值

• 返回非引用類型的函數(shù)調(diào)用

• 后置自增/自減運算符連接的表達(dá)式i++/i--

• 算術(shù)表達(dá)式（a+b、a&b、a<

• 邏輯表達(dá)式（a&&b、a||b、~a）

• 比較表達(dá)式（a==b、a>=b、a

• 取地址表達(dá)式（&a）

將亡值

描述： 在C++11之前的右值和C++11中的純右值是等價的。C++11中的將亡值是隨著右值引用的引入而新引入的。換言之，“將亡值”概念的產(chǎn)生，是由右值引用的產(chǎn)生而引起的，將亡值與右值引用息息相關(guān)。所謂的將亡值表達(dá)式，就是下列表達(dá)式：

• 1）返回右值引用的函數(shù)的調(diào)用表達(dá)式

• 2）轉(zhuǎn)換為右值引用的轉(zhuǎn)換函數(shù)的調(diào)用表達(dá)

在C++11中，用左值去初始化一個對象或為一個已有對象賦值時，會調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)或拷貝賦值運算符來拷貝資源，而當(dāng)用一個右值（包括純右值和將亡值）來初始化或賦值時，會調(diào)用移動構(gòu)造函數(shù)或移動賦值運算符來移動資源，從而避免拷貝，提高效率。當(dāng)該右值完成初始化或賦值的任務(wù)時，它的資源已經(jīng)移動給了被初始化者或被賦值者，同時該右值也將會馬上被銷毀（析構(gòu)）。也就是說，當(dāng)一個右值準(zhǔn)備完成初始化或賦值任務(wù)時，它已經(jīng)“將亡”了。這種右值常用來完成移動構(gòu)造或移動賦值的特殊任務(wù)，扮演著“將亡”的角色，所以C++11給這類右值起了一個新的名字——將亡值。

• 舉例：std::move()、tsatic_cast(x)（X是自定義的類，x是類對象，這兩個函數(shù)常用來將左值強(qiáng)制轉(zhuǎn)換成右值，從而使拷貝變成移動，提高效率。

C++11中值的類型總結(jié)

• gvalue: has identity
  

• lvalue:  has identity and can not be moved from

• rvalue: can be moved from

• xvalue: has identity and can be moved from

• prvalue: does not have identity and can be moved from

對比說明

情況1：++i是左值，而i++是右值

• ++i對i加1后再賦給i，最終的返回值就是i，所以，++i的結(jié)果是具名的，名字就是i；

• 而對于i++而言，是先對i進(jìn)行一次拷貝，將得到的副本作為返回結(jié)果，然后再對i加1，由于i++的結(jié)果是對i加1前i的一份拷貝，所以它是不具名的。假設(shè)自增前i的值是6，那么，++i得到的結(jié)果是7，這個7有個名字，就是i；而i++得到的結(jié)果是6，這個6是i加1前的一個副本，它沒有名字，i不是它的名字，i的值此時也是7。

• 可見，++i和i++都達(dá)到了使i加1的目的，但兩個表達(dá)式的結(jié)果不同。

情況2：解引用表達(dá)式*p是左值，取地址表達(dá)式&a是純右值

• &(p)一定是正確的，因為p得到的是p指向的實體，&(p)得到的就是這一實體的地址，正是p的值。由于&(p)的正確，所以*p是左值。

• 而對&a而言，得到的是a的地址，相當(dāng)于unsigned int型的字面值，所以是純右值。

情況3：a+b、a&&b、a==b都是純右值

• a+b得到的是不具名的臨時對象，而a&&b和a==b的結(jié)果非true即false，相當(dāng)于字面值。

情況4：字符串字面值是左值，而非字符串的字面量是純右值

• 不是所有的字面值都是純右值，字符串字面值是唯一例外。

• 早期C++將字符串字面值實現(xiàn)為char型數(shù)組，實實在在地為每個字符都分配了空間并且允許程序員對其進(jìn)行操作，所以類似

cout<<&("abc")<<endl; char *p_char="abc";//注意不是char *p_char=&("abc");

情況5：具名的右值引用是左值，不具名的右值引用是右值。

• 如：

void foo(int&& t) { // t 被一個右值表達(dá)式初始化 // 但是，t 本身是一個左值 }

繼續(xù)深入學(xué)習(xí)

C++11中的右值引用和移動語義https://www.jianshu.com/p/61ea80fcf943

參考

• Value categorieshttps://en.cppreference.com/w/cpp/language/value_category

• 話說C++中的左值、純右值、將亡值http://www.cnblogs.com/zpcdbky/p/5275959.html

• What are rvalues, lvalues, xvalues, glvalues, and prvalues?https://stackoverflow.com/questions/3601602/what-are-rvalues-lvalues-xvalues-glvalues-and-prvalues

• Value categorieshttps://en.cppreference.com/w/cpp/language/value_category