如何避免在C++中使用右值引用的不必要实例

How to avoid unnecessary instances using rvalue references in C++

本文关键字：引用 不必要 实例 何避免 C++      更新时间：2023-10-16

我想创建一个自定义容器Container，将数据存储在各个数组中。然而，为了便于在容器上进行简单的迭代，我通过重载operator[]来提供容器的"视图"，并返回一个结构Value，该结构将所有容器变量作为对实际容器的引用。这就是我目前所得到的：

#include <iostream>
using namespace std;
struct Value {
  Value(int& data) : data_(data) { }
  int& data() { return data_; }
  int& data_;
};
struct Container {
  Value makeValue(int i) { return Value(data_[i]); } // EDIT 1
  Value&& operator[](int i) {
    // return std::forward<Value>(Value(data_[i]));
    return std::forward<Value>(makeValue(i)); // EDIT 1
  }
  int data_[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
};
int main(int, char**)
{
  // Create and output temporary
  Container c;
  cout << c[2].data() << endl; // Output: 3 - OK!
  // Create, modify and output copy
  Value v = c[2];
  cout << v.data() << endl; // Output: 3 - OK!
  v.data() = 8;
  cout << v.data() << endl; // Output: 8 - OK!
  // Create and output reference
  Value&& vv = c[2];
  cout << vv.data() << endl; // Output: 8 - OK, but weird:
                             // shouldn't this be a dangling reference?
  cout << vv.data() << endl; // Output: 468319288 - Bad, but that's expected...
}

据我所知，上面的代码是有效的，但我想知道我是否在这里使用了最好的方法：

  1. 如果我想避免不必要的复制，那么将Value作为右值引用返回是否正确
  2. std::forward的使用正确吗？我应该使用std::move（在本例中两者都适用）还是其他什么
  3. 已编译程序的输出在注释中说明。当我声明Value&& vv...（甚至在语法上禁止它）时，有什么方法可以避免悬挂引用吗

编辑1

我对源代码做了一个小的更改，使Value实例不是直接在operator[]方法中创建的，而是在另一个助手函数中创建的。这会改变什么吗？我应该使用如图所示的makeValue(int i)方法吗？还是需要使用此处的std::move/std::forward？

如果我想避免不必要的复制，那么将Value作为右值引用返回是否正确？

没有。从std::move或std::forward这样的非辅助对象返回右值引用是完全错误的。Rvalue引用仍然是引用。返回对临时变量或局部变量的引用一直是错误的，现在仍然是错误的。这些都是旧的C++规则。

std::forward的使用是否正确？我应该使用std::move（在本例中两者都适用）还是其他什么？

上一个问题的答案让这个问题变得毫无意义。

已编译程序的输出在注释中说明。当我声明Value&& vv...（甚至在语法上禁止它）时，有什么方法可以避免悬挂引用吗？

创建悬空引用的不是Value&& vv = c[2];部分。这是operator[]本身：请参阅第一个问题的答案。

在这种情况下，Rvalue引用几乎没有变化。只要做你会一直做的事情：

Value operator[](int i) {
    return Value(data_[i]);
}

任何值得使用的编译器都会将其优化为直接初始化返回值，而不需要任何副本或移动或任何东西。对于愚蠢/毫无价值/怪异/实验性的编译器，最坏的情况是需要移动（但为什么有人会在严肃的事情上使用这样的东西呢？）。

因此，线路Value v = c[2];将直接初始化v。行Value&& vv = c[2];将初始化一个临时变量，并将其绑定到右值引用变量。它们具有与const&相同的属性，并且它们将临时的生存期扩展到引用的生存期，因此它不会悬空。

总之，相同的旧C++仍然有效，并且仍然给出正确且性能良好的结果。别忘了。

返回对临时对象的引用，即使它是r值引用，也是错误的！当你访问这个对象时，它已经不见了。无论如何，在这种情况下，它也不会执行您希望它执行的操作：如果您想避免不必要的副本，请使用一个return语句返回一个临时的！复制/移动省略将处理未被复制的对象：

Value operator[](int i) {
    return Value(data_[i]);
}

通过函数传递临时对象将禁止复制/移动省略，不复制/移动甚至比移动更少。

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