引用、左值与右值

稀土

2018-01-01

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我的理解

引用是一个左值，而常量引用是一个右值。两者最关键的地方在于，左值可以被取到地址，而右值取不到地址，这个性质就决定了右值不能在 “=” 的左侧。

从汇编角度去理解这个问题的话，就很好理解了，左值是一个内存单元里的数据，我们可以直接寻址找到它，而右值是一个立即数或者是寄存器里的值。

C与C++中的左值、右值

C 中可以通过赋值号 “=” 简单地判断，比如

int a = ; // 表达式a是左值，字面值常量42是右值
    int b = ; // 表达式b是左值，字面值常量43是右值

    a = b; // 表达式a和表达式b都是左值
    b = a; // 表达式a和表达式b都是左值
    a = a * b; // 表达式a是左值， 表达式a*b是右值

    int c = a * b; // ok，表达式c是左值，表达式a*b是右值
    a * b = ; // error，表达式a*b是右值，右值不能出现在赋值操作符的左边
                //lvalue required as left operand of assignment

但是在 C++ 中，由于自定义类引入的一些新的特性，这些就没那么简单了。

当一个对象被用作右值的时候，用的是对象的值（内容）；当对象被用作左值的时候，用的是对象的身份（在内存中的位置）。

C++中常见的左右值如下：

- 赋值运算符（=）的左侧运算对象必须是一个非常量的左值，其结果也仍然是一个左值。
- 递增和递减运算符（++和–）必须作用于左值运算对象，前置版本将对象本身作为左值返回，后置版本则将对象原始值的副本作为右值返回。
- 箭头运算符（->）作用于一个指针类型的运算对象，结果是一个左值。
- 点运算符（.）分成两种情况：
  - 如果成员所属的对象是左值，那么结果是左值。
  - 如果成员所属的对象是右值，那么结果是右值。
- 条件运算符（? :）的两个表达式都是左值或者能转换成同一种左值类型时，运算的结果是左值；否则运算的结果是右值。
- 取地址运算符（&）作用于一个左值运算对象，返回一个指向该运算对象的指针，这个指针是一个右值。
- 内置解引用运算符*、迭代器解引用运算符*、内置下标运算符[]、容器下标运算符[]的求值结果都是左值。
- 算术运算符的运算对象和求值结果都是右值。
- 逻辑运算符（！，&&，||）的运算对象和求值结果都是右值。
- 关系运算符（<，<=，>，>=，==，!=）的运算对象和求值结果都是右值。
- 函数的返回类型决定函数调用是否是左值。
  - 调用一个返回引用类型的函数得到左值。
  - 调用一个返回其他类型的函数得到右值。

记忆方法

我的记忆规则是左值持久，右值短暂。

左值是持久的，而右值要么是常量，要么是表达式求值所产生的临时对象。

两个错误例子

例一：在递归时

int func(Object &a) {
    if (...) return ...;         
    Object b; 
    func(b); //错误，b是一个临时变量，是右值，而引用需要的是左值  
}

//改进方法
int func(const Object &a) { //常量引用需要的是右值
    if (...) return ...;         
    Object b; 
    func(b); 
}

例二：参数左值、右值匹配

string func1 (string &s) {
    ...
    return string;        
}
const string func2 (string &s) {
    ...
    return "1234";        
}
int func3 (const string &s)  {
   ...
}

main () {
    strings s1 = "123456"; // s1 是左值
    string &s2 = func1(s1); //引用需要左值，而 func1() 返回左值，所以正确
    func3(s1); // func2() 需要的是常量引用，是右值，而 s1 是左值，但是C++有可变性，可以将左值传给右值，所以编译器可以通过。
    string &s3 = func2(s1); // func2()返回的是右值，而 s3需要的是左值，所以出错    
}

左值与右值关系运算