【嵌入式八股4】C++：引用、模板、哈希表与 I/O

1. 左值引用与右值引用

左值与右值的定义

• 左值：指那些可以在表达式后取得地址的对象。换句话说，左值代表一个可以出现在赋值号（=）左边的值，也可以被修改。例如，变量、数组元素、以及通过引用或指针访问的对象都属于左值。

  例如：int a = 10; 其中 a 是左值。

• 右值：指那些无法在表达式后取得地址的临时对象或字面量。右值代表一个临时值，它只能出现在赋值号的右边，不能直接修改。常见的右值包括数字常量、字符串常量、临时变量、以及通过表达式返回的临时对象。

  例如：int a = 10; 其中 10 是右值。

右值引用与 C++11

C++11引入了右值引用的概念，使用 && 来表示右值引用，允许程序员更方便地操作右值并实现移动语义和完美转发。

int&& r = 42; // 创建一个右值引用

2. 移动语义与完美转发

移动语义

std::move 是一个函数模板，它将给定的对象转换为右值，通常用于表示移动而非复制对象的所有权。通过 std::move，我们可以避免昂贵的对象复制操作，从而提高程序的性能。

int main() {
    std::vector<int> source = {1, 2, 3, 4, 5};

    // 使用std::move将source的所有权转移到destination
    std::vector<int> destination = std::move(source);

    // source现在为空，已经移动到destination
    std::cout << "Size of source: " << source.size() << std::endl; // 输出 0
    std::cout << "Size of destination: " << destination.size() << std::endl; // 输出 5

    return 0;
}

完美转发

std::forward 是另一个函数模板，主要用于在函数参数转发时保持其原始类型。与 std::move 类似，但 std::forward 可以根据传入的参数类型（左值或右值）自动转发。

在模板函数中，std::forward 使得我们能够精确地转发参数，保持参数的类型和生命周期，从而避免不必要的拷贝操作。

// 接受右值引用的函数
void processValue(int&& x) {
    std::cout << "Processing rvalue: " << x << std::endl;
}

// 使用std::forward转发参数
template<typename T>
void forwardFunction(T&& arg) {
    processValue(std::forward<T>(arg)); // 完美转发
}

int main() {
    int value = 42;

    // 传递左值
    forwardFunction(value);

    // 传递右值
    forwardFunction(std::move(value));

    return 0;
}

std::forward 的优势