Скотт Мейерс - Эффективный и современный С++. 42 рекомендации по использованию С++11 и С++14

template

void func(T&& param);

выведенный параметр шаблона Tбудет включать информацию о том, был ли переданный в paramаргумент lvalue или rvalue.

Механизм этого кодирования прост. Если в качестве аргумента передается lvalue, Tвыводится как lvalue-ссылка. При передаче rvalue вывод типа приводит к тому, что Tне является ссылкой. (Обратите внимание: lvalue кодируются как lvalue-ссылки, но rvalue кодируются как не ссылки .) Следовательно:

Widget widgetFactory(); // Функция, возвращающая rvalue

Widget w; // Переменная (lvalue)

func(w); // Вызов функции с lvalue; тип T

// представляет собой Widget&

func(widgetFactory()); // Вызов функции с rvalue; тип T

// представляет собой Widget

В обоих вызовах funcпередается Widget, но так как один Widgetявляется lvalue, а второй представляет собой rvalue, для параметра шаблона Tвыводятся разные типы. Это, как вы вскоре увидите, и определяет, чем становятся универсальные ссылки: rvalue- или lvalue-ссылками; а кроме того, это механизм, лежащий в основе работы std::forward.

Прежде чем более внимательно рассмотреть std::forwardи универсальные ссылки, мы должны заметить, что ссылка на ссылку в С++ не существует. Попытайтесь объявить ее, и компилятор вынесет вам строгий выговор:

int x;

…

auto & &rx = x; // Ошибка! Объявлять ссылки на ссылки нельзя

Но рассмотрим, что произойдет, если передать lvalue шаблону функции, принимающему универсальную ссылку:

template

void func(T&& param); // Как и ранее

func(w); // Вызов func с lvalue;

// T выводится как Widget&

Если мы возьмем тип, выведенный для T(т.e. Widget&) и используем его для инстанцирования шаблона, то получим следующее:

void func( Widget& &&param);

Ссылка на ссылку! Но компиляторы не возражают. Из раздела 5.2 мы знаем, что, поскольку универсальная ссылка param инициализируется с помощью lvalue, тип paramдолжен быть lvalue-ссылкой, но как компилятор получит результат взятия выведенного типа T и подстановки его в шаблон, который представляет собой конечную сигнатуру функции?

void func( Widget&param);

Ответ заключается в свертывании ссылок (reference collapsing). Да, вам запрещено объявлять ссылки на ссылки, но компиляторы могут создавать их в определенных контекстах, среди которых — инстанцирование шаблонов. Когда компиляторы генерируют ссылки на ссылки, свертывание ссылок определяет, что будет дальше.

Существуют два вида ссылок (lvalue и rvalue), так что имеются четыре возможные комбинации “ссылка на ссылку” (lvalue на lvalue, lvalue на rvalue, rvalue на lvalue и rvalue на rvalue). Если ссылка на ссылку возникает в контексте, где это разрешено (например, во время инстанцирования шаблона), то ссылки сворачиваются в единственную ссылку согласно следующему правилу:

Если любая из ссылок является lvalue-ссылкой, результат представляет собой lvalue-ссылку. В противном случае (т.e. когда обе ссылки являются rvalue-ссылками) результат представляет собой rvalue-ссылку.

В нашем приведенном выше примере подстановка выведенного типа Widget&в шаблон funcдает rvalue-ссылку на lvalue-ссылку, и правило свертки ссылок гласит, что результатом является lvalue-ccылкa.

Свертывание ссылок является ключевой частью механизма, обеспечивающего работу std::forward. Как пояснялось в разделе 5.3, std::forwardприменяется к параметрам, являющимся универсальными ссылками, так что обычно его применение имеет следующий вид:

template

void f(T&& fParam) {

… // Некоторая работа

someFunc( std::forward(fParam)); // Передача fParam в

} // someFunc

Поскольку fParamпредставляет собой универсальную ссылку, мы знаем, что параметр типа Tбудет кодировать информацию о том, являлся ли переданный fаргумент (т.e. выражение, использованное для инициализации fParam) lvalue или rvalue. Работа std::forwardзаключается в приведении fParam(lvalue) к rvalue тогда и только тогда, когда Tгласит, что переданный в fаргумент был rvalue, т.e. если Tне является ссылочным типом.

Вот как можно реализовать std::forward, чтобы он выполнял описанные действия:

template // В пространстве имен std

T&& forward(typename

remove_reference::type& param) {

return static_cast(param);

}

Этот код не совсем отвечает стандарту (я опустил несколько деталей интерфейса), но отличия не играют роли для понимания того, как ведет себя std::forward.

Предположим, что аргумент, переданный f, является lvalue типа Widget. Тип Tбудет выведен как Widget&, а вызов std::forwardинстанцирует std::forward. Подстановка Widget&в реализацию std::forwardдает следующее: