Question

可能重复：
Advantages of using forward

我知道它的作用以及何时使用它但我仍然无法理解其工作原理。请尽可能详细，并解释std::forward如果允许使用模板参数扣除则不正确。

我的一部分困惑是这样的： “如果它有一个名字，那就是一个左值” - 如果是这种情况，那么当我通过std::forward vs thing&& x时，为什么thing& x表现不同？

Answer 1

我认为std::forward对static_cast<T&&>的解释令人困惑。我们对强制转换的直觉是它将类型转换为其他类型 - 在这种情况下，它将转换为右值引用。不是！所以我们用另一个神秘的东西解释一个神秘的东西。这个特殊的演员表由Xeo的答案中的表格定义。但问题是：为什么？所以这是我的理解：

假设我想将您应该存储在数据结构中的std::vector<T> v作为数据成员_v传递给您。天真（和安全）的解决方案是始终将矢量复制到其最终目的地。因此，如果您通过中间函数（方法）执行此操作，则应将该函数声明为引用。（如果您将其声明为按值获取向量，则您将执行额外的完全不必要的副本。）

void set(std::vector<T> & v) { _v = v; }

如果你手上有一个左值，这一切都很好，但左手呢？假设向量是调用函数makeAndFillVector()的结果。如果您执行了直接分配：

_v = makeAndFillVector();

编译器移动向量而不是复制它。但是如果你引入一个中间人set()，那么关于你论证的右值性质的信息就会丢失，并且会复制一份。

set(makeAndFillVector()); // set will still make a copy

为了避免此副本，您需要“完美转发”，这将导致每次都有最佳代码。如果给你一个左值，你希望你的函数作为左值并进行复制。如果给你一个右值，你希望你的函数将它作为右值处理并移动它。

通常你会通过分别为左值和右值重载函数set()来做到这一点：

set(std::vector<T> & lv) { _v = v; }
set(std::vector<T> && rv) { _v = std::move(rv); }

但现在想象一下，您正在编写一个接受T的模板函数，并使用set()调用T（不要担心我们set()的事实仅为向量定义。诀窍在于，当模板函数使用左值实例化时，您希望此模板调用set()的第一个版本，而当使用右值初始化模板函数时，您希望调用第二个版本。

首先，这个功能的签名应该是什么？答案是：

template<class T>
void perfectSet(T && t);

根据您调用此模板函数的方式，类型T将在某种程度上神奇地推断出来。如果你用左值调用它：

std::vector<T> v;
perfectSet(v);

向量v将通过引用传递。但如果你用右值调用它：

perfectSet(makeAndFillVector());

（匿名）向量将通过右值引用传递。所以C ++ 11魔术是有目的地设置的，以便在可能的情况下保留参数的右值特性。

现在，在perfectSet中，您希望将参数完美地传递给set()的正确重载。这是std::forward所必需的地方：

template<class T>
void perfectSet(T && t) {
    set(std::forward<T>(t));
}

如果没有std :: forward，编译器必须假设我们想通过引用传递t。为了说服自己这是真的，请比较以下代码：

void perfectSet(T && t) {
    set(t);
    set(t); // t still unchanged
}

到此：

void perfectSet(T && t) {
    set(std::forward<T>(t));
    set(t); // t is now empty
}

如果您没有明确转发t，编译器必须防御性地假设您可能再次访问t并选择了set的左值引用版本。但是如果你转发t，编译器将保留它的rvalue-ness，并且将调用set()的rvalue引用版本。此版本移动t的内容，这意味着原始内容变为空。

这个答案比我最初假设的要长得多; - ）

Answer 2

首先，让我们看一下std::forward根据标准做的事情：

§20.2.3 [forward] p2

返回： static_cast<T&&>(t)

（其中T是显式指定的模板参数，t是传递的参数。）

现在请记住参考折叠规则：

TR   R

T&   &  -> T&  // lvalue reference to cv TR -> lvalue reference to T
T&   && -> T&  // rvalue reference to cv TR -> TR (lvalue reference to T)
T&&  &  -> T&  // lvalue reference to cv TR -> lvalue reference to T
T&&  && -> T&& // rvalue reference to cv TR -> TR (rvalue reference to T)

（从this answer无耻地偷走。）

然后让我们来看一个想要采用完美转发的课程：

template<class T>
struct some_struct{
  T _v;
  template<class U>
  some_struct(U&& v)
    : _v(static_cast<U&&>(v)) {} // perfect forwarding here
                                 // std::forward is just syntactic sugar for this
};

现在是一个示例调用：

int main(){
  some_struct<int> s1(5);
  // in ctor: '5' is rvalue (int&&), so 'U' is deduced as 'int', giving 'int&&'
  // ctor after deduction: 'some_struct(int&& v)' ('U' == 'int')
  // with rvalue reference 'v' bound to rvalue '5'
  // now we 'static_cast' 'v' to 'U&&', giving 'static_cast<int&&>(v)'
  // this just turns 'v' back into an rvalue
  // (named rvalue references, 'v' in this case, are lvalues)
  // huzzah, we forwarded an rvalue to the constructor of '_v'!

  // attention, real magic happens here
  int i = 5;
  some_struct<int> s2(i);
  // in ctor: 'i' is an lvalue ('int&'), so 'U' is deduced as 'int&', giving 'int& &&'
  // applying the reference collapsing rules yields 'int&' (& + && -> &)
  // ctor after deduction and collapsing: 'some_struct(int& v)' ('U' == 'int&')
  // with lvalue reference 'v' bound to lvalue 'i'
  // now we 'static_cast' 'v' to 'U&&', giving 'static_cast<int& &&>(v)'
  // after collapsing rules: 'static_cast<int&>(v)'
  // this is a no-op, 'v' is already 'int&'
  // huzzah, we forwarded an lvalue to the constructor of '_v'!
}

我希望这个循序渐进的答案可以帮助您和其他人了解std::forward的工作原理。

Answer 3

它的工作原理是，当调用完美转发时，类型T 不值类型，它也可能是引用类型。

例如：

template<typename T> void f(T&&);
int main() {
    std::string s;
    f(s); // T is std::string&
    const std::string s2;
    f(s2); // T is a const std::string&
}

因此，forward只需查看显式类型T即可查看真正传递的内容。当然，如果我记得的话，这样做的确切实现是非繁琐的，但这就是信息的所在。

当你引用一个名为rvalue reference 的时，那确实是一个左值。但是，forward通过上述方法检测到它实际上是一个右值，并正确返回要转发的右值。

std :: forward如何工作？

3 个答案: