第八章 引用、万能引用等

接下来的几个问题将涉及引用、万能引用（universal references），甚至还会提到noexcept。

问题58：std::move移动了什么？

std::move什么都没移动。在运行时，它根本不会执行任何操作，甚至不会生成一个字节的可执行代码。

实际上，std::move只是一个工具，用于将其输入的任何内容转换为右值引用（rvalue reference）。

因此，std::move这个名字不太恰当，也许叫rvalue_cast会更好，但它就叫这个名字，我们只要记住它并不会移动任何东西就行。它返回一个右值引用，而右值引用是移动操作的候选对象。对一个对象使用std::move，是在告诉编译器这个对象可以被移动。这就是std::move名字的由来：便于指定哪些对象可以被移动。

值得注意的是，从常量变量进行移动是不可能的，因为移动构造函数（move constructor）和移动赋值（move assignment）会改变执行移动操作的对象。然而，如果你尝试从常量对象进行移动，编译器不会报错，甚至不会给出警告。对常量对象的移动请求会被悄悄地转换为复制操作。

问题59：std::forward转发了什么？

就像std::move什么都没移动一样，std::forward也什么都没转发。同样地，它在运行时也不会执行任何操作，甚至不会生成一个字节的可执行代码。

std::forward和std::move一样，也是一种类型转换。但它是如何使用的呢？

std::forward最常见的使用场景是在函数模板中，该函数模板接受一个万能引用参数，并将其传递给另一个函数：

void  process(MyClass&& rvalueArgument); 

template<typename  T>
void  logAndProcess(T&& param) {
    auto  now = std::chrono::system_clock::now();
    makeLogEntry("Calling 'process'", now);
    process(std::forward(param));
}

这也被称为完美转发（perfect forwarding）。它有两个重载版本。

一个版本将左值（lvalues）作为左值转发，将右值作为右值转发；另一个版本是条件类型转换，它将右值作为右值转发，禁止将右值作为左值转发。试图将右值作为左值转发会导致编译时错误。

问题60：万能引用和右值引用有什么区别？

如果函数模板参数的类型为T&&（T为推导类型），或者对象使用auto&&声明，那么这个参数或对象就是一个万能引用。

template<typename  T> 
void  f(T&& param);

// 万能引用
auto&& v2 = v; 

你可能会问，什么是万能引用呢？当万能引用用右值初始化时，它就相当于右值引用；当用左值初始化时，它就相当于左值引用。它到底是什么取决于传入的内容。

如果类型声明的形式不是精确的type&&，或者没有发生类型推导（即没有使用auto），那么就是右值引用。

void  f(MyClass&& param); 
MyClass&& var1 = MyClass(); 
template<typename  T>
void  f(std::vector<T>&& param); 

需要记住的是，了解右值引用和万能引用的区别，有助于你更准确地阅读源代码。这是一个只能绑定到右值的右值类型，还是一个既可以绑定到右值也可以绑定到左值的万能引用呢？理解这一点也能避免与同事交流时产生歧义（“我这里用的是万能引用，不是右值引用……”）。

问题61：什么是引用折叠（reference collapsing）？

引用折叠可能发生在以下四种不同的场景中：

• 模板实例化（template instantiation）
• auto类型生成
• 类型定义（typedefs）和别名声明（alias declarations）的创建与使用
• 使用decltype

不允许声明引用的引用，但编译器可能会在上述场景中生成引用的引用。当编译器生成引用的引用时，引用折叠规则决定接下来会发生什么。

int  x;
auto& & rx = x; 
typedef  int& T;
// a具有int&类型
T&& a; 
template  <typename  T> void  func(T&& a);
auto  fp = func<int&&>; 

引用分为两种（左值引用和右值引用），所以引用与引用的组合可能有四种：

• 左值引用到左值引用
• 左值引用到右值引用
• 右值引用到左值引用
• 右值引用到右值引用

如果在上述四种场景中出现了引用的引用，根据以下规则，这些引用会折叠为单个引用：

如果其中一个引用是左值引用，结果就是左值引用。否则（即两个都是右值引用），结果就是右值引用。

在类型推导区分左值和右值且发生引用折叠的场景中，万能引用被视为右值引用。

问题62：constexpr函数在何时求值？

constexpr函数可能在编译时求值，但这不是绝对的。它们既可以在运行时执行，也可以在编译时执行。这通常取决于编译器版本和优化级别。

如果在编译时使用constexpr变量请求constexpr函数的值，那么它将在编译时执行，例如：constexpr auto foo = bar(42)，这里的bar是一个constexpr函数。

此外，如果constexpr函数在C数组初始化或静态断言（static assertion）的上下文中执行，它也会在编译时求值。

如果需要一个常量，但你提供的只是一个运行时函数，编译器会提示你。

把所有函数都声明为constexpr并不是一个好主意，因为大多数计算最好在运行时进行。同时，值得注意的是，constexpr函数总是线程安全的，并且会被内联（inlined）。

问题63：何时应该将函数声明为noexcept？

对于完全用C语言或其他不支持异常的语言编写的函数，绝对应该加上noexcept。C++标准库对C标准库中的所有函数都隐式地做了这样的处理。

除此之外，对于不会抛出异常的函数，或者即使抛出异常你也不介意程序崩溃的函数，应该使用noexcept。

下面是一段小代码示例，展示如何使用它：

void  func1() noexcept ; 
void  func2() noexcept(true); 
void  func3() throw(); 
void  func4() noexcept(false); 

但函数不会抛出异常是什么意思呢？这意味着它不能使用任何会抛出异常的其他函数，它自身被声明为noexcept，并且不使用dynamic_cast转换为引用类型。

六个生成的特殊函数是隐式的noexcept函数。

如果在函数声明了noexcept的情况下仍然抛出异常，就会调用std::terminate。

正如C++核心准则所指出的，当程序崩溃比实际处理异常更好时，你可以使用noexcept。

使用noexcept可以给编译器提供执行某些优化的提示，也能让开发者知道无需处理可能的异常。