C++中完美转发std::forward的一点点分析

2024-08-25 23:28

本文主要是介绍C++中完美转发std::forward的一点点分析,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

文章目录

  • 前提
  • `std::forwar`是如何实现的?
  • `forwarder(a)`的调用过程
  • `forwarder(10)`的调用过程
  • `forwarder(std::move(a))`的调用过程
  • `std::move`是如何实现的
  • 总结

前提

之前在C++中的万能引用,引用折叠,完美转发中(如果你没有看过这篇文章,建议先去看看),主要介绍了万能引用,引用折叠的概念和使用,关于完美转发只是说了要这样用,但没有深入到源码底层去看看。这一节,我们把这个过程中使用的一些函数的源码分析下。

如分析有错误或不当之处,请大家多多见谅。

std::forwar是如何实现的?

先贴一段使用完美转发的代码。

#include <iostream>
#include <utility> // 包含 std::forward
#include <type_traits>// 普通函数重载,分别处理左值和右值
void process(int& x) {std::cout << "Processing lvalue: " << x << std::endl;
}void process(int&& x) {std::cout << "Processing rvalue: " << x << std::endl;
}// 泛型函数,用于转发参数
template <typename T>
void forwarder(T&& arg) {process(std::forward<T>(arg));
}int main() {![请添加图片描述](https://i-blog.csdnimg.cn/direct/13363849da724ad6bce3a39cc772202d.png)int a = 5;forwarder(a);    // 传递左值forwarder(10);   // 传递右值forwarder(std::move(a)); // std::move(a) 是一个右值引用return 0;
}

VS2017, C++标准为C++17的环境下,上述代码的输出结果为:

Processing lvalue: 5
Processing rvalue: 10
Processing rvalue: 5

接下来我准备采用从顶至下的方式,分别对这三个模板函数调用进行分析。

forwarder(a)的调用过程

模板函数forwarder使用了万能引用技术,所以它可以接收左值,也可以接收右值。所以forwarder(a)这样的调用完全合法。

在这里,我们省略了模板参数T,编译器会自己推导。那么第一个问题出现了,此时编译器推导的模板参数 T是什么?

答案:此时T会被推导为int&,如下所示:
请添加图片描述
然后你可以看到,forwader函数的定义变为了void forwarder(int & arg),这里为什么是int&呢?

答案:引用折叠。 因为 T=int&int &&&会发生引用折叠,变为int&

接着就到了process(std::forward<int &>(arg)),先来分析一下std::forward的源码,这样我们才能明白为什么传入左值可以调用左值版本的函数,传入右值可以调用右值版本的函数。

std::forward的源码如下:

template<class _Ty>_NODISCARD constexpr _Ty&& forward(remove_reference_t<_Ty>& _Arg) noexcept{	// forward an lvalue as either an lvalue or an rvaluereturn (static_cast<_Ty&&>(_Arg));}

是不是有点懵,别着急,我们将_Ty代进去就明白了,如下:
请添加图片描述
上面的分析已经比较清楚了,还有一个remove_reference_t留在下介绍。

接下来同理,我们分析下forwarder(10)的调用过程。

forwarder(10)的调用过程

请添加图片描述
forwarder(10)的调用过程和forwarder(a)一样,这里要注意的是T会被推导为int

forwarder(std::move(a))的调用过程

请添加图片描述
forwarder(std::move(a))forwarder(10)的调用过程一样,类型推导也一样,T=int

至此,关于std::forward的分析已经结束。那么我们来分析下:std::forward为什么可以实现完美转发。

简要分析:std::forward的底层就是一个static_cast<_Ty&&>,当_Ty不同时,static_cast出来的结果也不同,这决定了是调用process的左值引用版本,还是右值引用版本。那么_Ty是传入进来的模板参数,是在模板函数forwarder中捕获的。在这里_Ty = T,而T会根据我们传入的参数进行推导。

所以总的来说:当我们传入不同的参数时,模板就会拿到T,然后原封不动传给std::forwardstd::forward经过处理后,就可以调用不同版本的函数。

std::move是如何实现的

在文章的最后,我们来看下std::move的底层是如何实现的。源码如下:

请添加图片描述

总结

这一节我们分析了std::forward的调用流程,一步一步展示了其调用过程。
但是还有很重要的一点是:没有提出一个必须要使用std::forward的场景,也就是说,学了这么多,不知道在什么时候使用。等日后遇到了补上吧。

这篇关于C++中完美转发std::forward的一点点分析的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/1106943

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