【移动语义和精准转发系列二】std::move和std::forward

在我们开始讲解std::move之前，先来介绍一个概念：引用折叠。这个概念仅用于 typedef 和 模板类型参数 中。

在模板世界中，T&& 称为Universal Reference，即通用引用。这与普通函数中形参的&&是不同的，希望不要弄混了。

对于模板函数template <typename T> void func(T&& t)，对于左值实参，T&& t 推导出的T为string&；对于右值实参，T&& t 推导出的T为string。

对于左值引用X&，具有传染性，即X& &、X& &&和X&& &都折叠成类型X&；

对于右值引用X&&，只有X&& &&才折叠成X&&。

下面我们来实战一下：

template <typename T>void func(T&& val) {T t = val;t++;if(val == t) { //... }}

如果传入的是一个右值42，此时T的类型为int，此时if判断永远为false；如果传入的是一个左值整型变量，则T为int&，此时，if判断永远是true。

T&&通常用于两种情况：模板转发或模板重载。对于模板重载，通常使用以下方式进行重载：

template <typename T> void func(T&&);template <typename T> void func(const T&);

好，下面进入正题。

一、先来看一下C++标准源码中是怎么实现std::move模板函数的。

//<bits/move.h> <utility>/***  @brief  Convert a value to an rvalue.*  @param  __t  A thing of arbitrary type.*  @return The parameter cast to an rvalue-reference to allow moving it.*/template<typename _Tp>constexpr typename std::remove_reference<_Tp>::type&&move(_Tp&& __t) noexcept{ return static_cast<typename std::remove_reference<_Tp>::type&&>(__t); }

其中，用到了std::remove_reference<_Tp>，这是定义在<type_traits>头文件中的。

// <type_traits>  /// remove_referencetemplate<typename _Tp>struct remove_reference{ typedef _Tp   type; };template<typename _Tp>struct remove_reference<_Tp&>{ typedef _Tp   type; };template<typename _Tp>struct remove_reference<_Tp&&>{ typedef _Tp   type; };

根据模板匹配，最终reremove_reference返回的都是脱去引用后的普通类型。所以，std::remove_reference<_Tp>::type&& 一定是该类型的右值引用。虽然不能隐式将一个左值转换为右值引用，但是我们可以显式地使用static_cast将一个左值转换为右值引用。

C++标准规定，对于具名的右值引用，是一个左值；但是，对于一个无名的右值引用，是一个右值。std::move返回的正是一个无名的右值引用，所以是一个右值。这就是强制把一个左值变为右值引用的函数，当然，该函数也可以作用于右值，返回结果仍然是该右值的引用。

此时，肯定有人会说，既然这样，那为什么我要用std::move函数，我直接使用static_cast强转就OK了。是的，虽然我们可以直接使用static_cast进行右值引用强转，但是，使用标准库move函数是容易得多的方式。而且，统一使用std::move使得我们在程序中查找潜在的截断左值的代码变得很容易。

同时，move的名字冲突要比其他标准库函数的冲突频繁得多。而且，因为move执行的是非常特殊的类型操作，所以程序专门修改函数原有行为的概率非常小。对move，其实还有forward来说，冲突很多，但大多数是无意的，这一特点解释了为什么会使用带限定语的完整版本的原因。通过书写std::move而非move，我们就能明确地知道想要使用的是函数的标准库版本。

二、再来看一下C++标准源码中是怎么实现std::forward模板函数的。

//<bits/move.h>  <utility>    // forward (as per N3143)  /**   *  @brief  Forward an lvalue.   *  @return The parameter cast to the specified type.   *   *  This function is used to implement "perfect forwarding".   */  template<typename _Tp>    constexpr _Tp&&    forward(typename std::remove_reference<_Tp>::type& __t) noexcept    { return static_cast<_Tp&&>(__t); }  /**   *  @brief  Forward an rvalue.   *  @return The parameter cast to the specified type.   *   *  This function is used to implement "perfect forwarding".   */  template<typename _Tp>    constexpr _Tp&&    forward(typename std::remove_reference<_Tp>::type&& __t) noexcept    {      static_assert(!std::is_lvalue_reference<_Tp>::value, "template argument"    " substituting _Tp is an lvalue reference type");      return static_cast<_Tp&&>(__t);    }

与move不同的是，forward必须通过显式模板来调用，forward返回该显式实参类型的右值引用。即：std::forward<T>的返回类型是T&&。显然，如果T是int&，则T&&仍是int&。如果T是int&&，则T&&仍是int&&。从而forward会保持实参类型的所有细节，包括const，因为对于引用来说，const都是底层的，都会予以保留。