左值和右值 – 编程之眼

C++的左值和右值是比较有理解难度的概念。每个 C++ 表达式都有一个类型，属于某个值类别。值类别是编译器在表达式计算期间创建、复制和移动临时对象时必须遵循的规则的基础。

在C++11中，值类型有以下分类：

prvalue 是一个表达式，计算结果可以用于初始化对象或位域，或计算运算符的操作数值
xvalue 是一个表达式，表示一个对象或位域，该对象或位域的资源可重复使用（通常是因为它接近其生存期的末尾）。比如：std::move的结果，和返回右值引用的函数
lvalue 是一个表达式，计算结果可以确定对象、位域或函数的标识

例子

为了方便理解，下面可以看看一些例子：

#include <iostream>
#include <utility>

class result {
  public:
    int a;
    result() : a(0) { 
        std::cout << "result" << std::endl;
    }

    ~result() { 
        std::cout << "~result" << std::endl; 
    }
};

result && func(){
    result r;
    return std::move(r);
}

int main() {
    std::cout << "first line of main" << std::endl;
    result a;
    a; // lvalue
    result(); // prvalue
    result&& r = result(); // prvalue
    result&& r = func(); // xvalue
    std::cout << "last line of main" << std::endl;
}

我们可以看到， a 因为表达式的结果是可以获取地址的，所以a属于lvalue，result()因为计算结果是没有地址的，所以属于prvalue，而func() 返回的是快要消亡的具名对象，所以func()返回的是xvalue。

右值生命周期延长规则

C++11以上标准规定，当右值引用（T&&）或const左值引用（const T&）绑定prvalue时，临时对象的生命周期会被延长至引用的作用域结束。

const std::string& s1 = "Hello";  // 临时字符串生命周期延长至s1作用域结束，内容不可变
std::string&& s2 = std::string("World");  // 临时对象生命周期延长至s2作用域结束，内容可变

C++17 中 prvalue的变化

到了C++17， prvalue被弱化成只初始化对象，不再是不能被移动的临时对象。

比如下面的代码

struct NonCopyable {
    operator int() {
        return 0;
    }
    NonCopyable() = default;
    NonCopyable(const NonCopyable &) = delete;
    NonCopyable& operator=(const NonCopyable&) = delete;
};
int main() {
    [[maybe_unused]] int i = NonCopyable{};                 //1
    [[maybe_unused]] NonCopyable v = NonCopyable{};         //2
}

在C++17以前，2是不行的，这是因为 C++11 要求 RVO 或者 NRVO 也一定是需要有复制 / 移动构造函数的。而到了C++17，2是可以的，是因为 prvalue 仅仅只是一个初始化器，不是对象，不会发生拷贝，C++编译器会直接让prvalue对象在v的原地初始化，等价于NonCopyable v{}。在汇编层面，会在进入函数之前传递v对象的地址，进入构造函数以后原地初始化。