C++ 右值引用与 const 关键字详解

Rhoda ·
更新时间:2024-11-13
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C++中的const关键字的用法非常灵活,而使用const将大大改善程序的健壮性,const关键字是一种修饰符。修饰符本身,并不产生任何实际代码。就 const 修饰符而言,它用来告诉编译器,被修饰的这些东西,具有只读的特点。在编译的过程中,一旦我们的代码试图去改变这些东西,编译器就应该给出错误提示。

C++11 新增了另一种引用:右值引用(rvalue reference),这种引用可指向右值,是使用 && 声明的。使用右值引用可以减少复制操作,延长临时对象生命周期,提升程序性能。它一般被用来实现移动语义和完美转发,将 const 关键字用于右值引用的场景不多,这里来总结一下 const 右值引用的特性,对其是否具有实际应用价值不做讨论。右值引用必须在创建的同时进行初始化,且只能使用右值进行初始化,可将 const 关键字用于右值引用,如下所示。

C++11 新增了另一种引用:右值引用(rvalue reference),这种引用可指向右值,是使用 && 声明的。使用右值引用可以减少复制操作,延长临时对象生命周期,提升程序性能。它一般被用来实现移动语义和完美转发,将 const 关键字用于右值引用的场景不多,这里来总结一下 const 右值引用的特性,对其是否具有实际应用价值不做讨论。右值引用必须在创建的同时进行初始化,且只能使用右值进行初始化,可将 const 关键字用于右值引用,如下所示:

//声明并初始化常规右值引用变量 int && rrx = 55; //将const关键字用于右值引用变量,以下几种为等效表示 const int && crrx = 55; int const && crrx = 55;

在 Microsoft Visual Studio 中连续多个 const 会被编译器解释成一个,即 const const const const int &&const int && 等效,除此之外,const int const && 在 Microsoft Visual Studio 中也与 const int && 等效,而 int && const 在 QT minGW 中将会报错,在 Microsoft Visual Studio 中与 int && 等效。

常规右值引用与 const 右值引用的特性如下:

类型为 int && 的引用只能用来引用右值,不能用来引用左值,后面可修改其值。可将类型为 int 的非左值(比如字面常量 100、多项表达式 1+50*2、函数的 int 返回值)、类型不是 int 但可转换为 int 的非左值(比如多项表达式 1.0+50.0*2.0、字面常量 100.0、函数的 double 返回值)在初始化时赋给 rrx。变量初始化完成后,其地址就固定不变,其表现与 int 类型变量一致,右值引用变量自身属于左值。

类型为 const int && 的引用也只能用来引用右值,不能用来引用左值,但后面不可修改其值。可将类型为 int 的非左值(比如字面常量 100、多项表达式 1+50*2、函数的 int 返回值)、类型不是 int 但可转换为 int 的非左值(比如多项表达式 1.0+50.0*2.0、字面常量 100.0、函数的 double 返回值)在初始化时赋给 crrx。变量初始化完成后,其地址就固定不变,其表现与 const int 类型变量一致,自身也属于左值。

常规右值引用变量的初始化用法如下:

//初始化方式一:字面常量 int && rrx = 100; int && rrx = 100.0; //初始化方式二:多项表达式 int && rrx = 1+50*2; int && rrx = 1.0+50.0*2.0; //初始化方式二:函数返回值 int && rrx = abs(10); int && rrx = sqrt(10.0);

右值引用在部分情况下会生成临时变量(一个典型例子是使用字面常量右值如 100 来初始化右值引用变量),然后将右值引用变量作为该临时变量的别名,这与 const 左值引用十分相似,但与之不同的是:const 左值引用变量初始化完成后其值就无法被修改(权限为只读),右值引用变量初始化完成后其值仍可修改(权限为可读可写)。在另一些情况下,右值引用可以延长已有临时变量的生命周期,减少复制操作的次数(一个典型例子是使用函数返回的类对象来初始化右值引用变量,在关闭编译器优化的情况下可以将本需 2 次的复制操作减少为 1 次)。

const 关键字修饰的右值引用变量初始化用法如下,与常规右值引用变量的区别仅在于它们的可修改属性不同。

//初始化方式一:字面常量 const int && crrx = 100; const int && crrx = 100.0; //初始化方式二:多项表达式 const int && crrx = 1+50*2; const int && crrx = 1.0+50.0*2.0; //初始化方式二:函数返回值 const int && crrx = abs(10); const int && crrx = sqrt(10.0);

将初始化时 int &&const int && 可接受的形式列个表,如下,需要注意的是:可以将右值引用变量用于初始化左值引用变量,但不可将左值引用变量用于初始化右值引用变量,因为右值引用变量自身属于左值。

初始化时可接受的形式int && 类型const int && 类型
int 变量不可以不可以
const int 变量不可以不可以
int & 变量不可以不可以
const int & 变量不可以不可以
int && 变量不可以不可以
const int && 变量不可以不可以
形如 100 的 int 字面常量可以可以
形如 1+50*2 的 int 多项表达式可以可以
返回类型为 int 的函数返回值可以可以
形如 100.0 可转换为 int 的字面常量可以可以
形如 1.0+50.0*2.0 可转换为 int 的多项表达式可以可以

扩展const常量与宏定义的常量的区别:

这个区别用从几个角度来说:

 1.const 定义的常数是变量 也带类型, #define 定义的只是个常数 不带类型。

2. define是在编译的预处理阶段起作用,而const是在 编译、运行的时候起作用。

3.define只是简单的字符串替换,没有类型检查。而const有对应的数据类型,是要进行判断的,可以避免一些低级的错误。 
由于define只是简单的字符串替换会导致边界效应,具体举例可以参考下面代码:

#define N 2+3 //我们预想的N值是5,我们这样使用N
double a = N/2;  //我们预想的a的值是2.5,可实际上a的值是3.5

4.占用的空间不同

#define PI 3.14     //预处理后 占用代码段空间 const float PI=3.14;    //本质上还是一个 float,占用数据段空间

5. const常量可以进行调试的,define是不能进行调试的,因为在预编译阶段就已经替换掉了

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