Скотт Мейерс - Эффективный и современный С++. 42 рекомендации по использованию С++11 и С++14

В результате w1 представляет собой lvalue-ссылку. С другой стороны, объявление

auto&&w2 = widgetFactory();

инициализирует w2с помощью rvalue, приводя к тому, что для autoвыводится тип Widget, не являющийся ссылкой. Подстановка Widgetвместо autoдает

Widget&&w2 = widgetFactory();

Здесь нет ссылок на ссылки, так что процесс завершен; w2представляет собой rvalue-ссылку.

Теперь мы в состоянии по-настоящему понять универсальные ссылки, введенные в разделе 5.2. Универсальная ссылка не является новой разновидностью ссылок, в действительности это rvalue-ссылка в контексте, в котором выполняются два условия.

• Вывод типа отличает lvalue от rvalue. lvalue типа Tвыводится как имеющее тип T&, в то время как rvalue типа Tдает в качестве выведенного типа T.

• Происходит свертывание ссылок.

Концепция универсальных ссылок полезна тем, что избавляет вас от необходимости распознавать наличие контекстов сворачивания, мысленного вывода различных типов для lvalue и rvalue и применения правила свертывания ссылок после мысленной подстановки выведенных типов в контексты, в которых они встречаются.

Я говорил, что имеется четыре контекста, но мы рассмотрели только два из них: инстанцирование шаблонов и генерацию типов auto. Третьим является генерация и использование typedefи объявлений псевдонимов (см. раздел 3.3). Если во время создания или вычисления typedefвозникают ссылки на ссылки, для их устранения применяется сворачивание ссылок. Предположим, например, что у нас есть шаблон класса Widgetс внедренным typedefдля типа rvalue-ссылки

template

class Widget {

public:

typedef T&& RvalueRefToT;

};

и предположим, что мы инстанцируем Widgetс помощью типа lvalue-ссылки:

Widget< int&> w;

Подстановка int&вместо Tв шаблоне Widgetдает нам следующую конструкцию typedef:

typedef int& &&RvalueRefToT;

Сворачивание ссылок приводит этот код к

typedef int&RvalueRefToT;

Теперь ясно, что имя, которое мы выбрали для typedef, вероятно, не настолько описательно, как мы надеялись: RvalueRefToTпредставляет собой typedefдля lvalue-ссылки , когда Widgetинстанцируется типом lvalue-ссылки.

Последним контекстом, в котором имеет место сворачивание ссылок, является использование decltype. Если во время анализа типа, включающего decltype, возникает ссылка на ссылку, она устраняется сворачиванием ссылок. (Информацию о decltypeвы найдете в разделе 1.3.)

• Сворачивание ссылок встречается в четырех контекстах: инстанцирование шаблона, генерация типа auto, создание и применение typedefи объявлений псевдонимов, и decltype.

• Когда компиляторы генерируют ссылку на ссылку в контексте сворачивания ссылок, результатом становится единственная ссылка. Если любая из исходных ссылок является lvalue-ссылкой, результатом будет lvalue-ссылка; в противном случае это будет rvalue-ссылка.

• Универсальные ссылки представляют собой rvalue-ссылки в контекстах, в которых вывод типов отличает lvalue от rvalue и происходит сворачивание ссылок.

Семантика перемещения, пожалуй, самая главная возможность С++11. Вам наверняка приходилось слышать, что “перемещение контейнеров теперь такое же дешевое, как и копирование указателей” или что “копирование временных объектов теперь настолько эффективно, что избегать его равносильно преждевременной оптимизации”. Понять такие настроения легко. Семантика перемещения действительно является очень важной возможностью. Она не просто позволяет компиляторам заменять дорогостоящие операции копирования относительно дешевыми перемещениями, но и требует от них этого (при выполнении надлежащих условий). Возьмите ваш код С++98, перекомпилируйте его с помощью компилятора и стандартной библиотеки С++11 и — о чудо! — ваша программа заработает быстрее.

Семантика перемещения действительно в состоянии осуществить все это — и потому достойна легенды. Однако легенды, как правило, — это результат преувеличения. Цель данного раздела — спустить вас с небес на землю.

Начнем с наблюдения, что многие типы не поддерживают семантику перемещения. Вся стандартная библиотека С++98 была переработана с целью добавления операций перемещения для типов, в которых перемещение могло быть реализовано быстрее копирования, и реализации компонентов библиотеки были пересмотрены с целью использования преимуществ новых операций; однако есть вероятность, что вы работаете с кодом, который не был полностью переделан под C++11. Для типов в ваших приложениях (или в используемых вами библиотеках), в которые не были внесены изменения для С++11, мало пользы от наличия поддержки перемещения компилятором. Да, С++ 11 готов генерировать перемещающие операции для классов, в которых они отсутствуют, но это происходит только для классов, в которых не объявлены копирующие операции, перемещающие операции или деструкторы (см. раздел 3.11). Члены-данные базовых классов типов, в которых перемещения отключены (например, путем удаления перемещающих операций; см. раздел 3.5) также подавляют перемещающие операции, генерируемые компиляторами. Для типов без явной поддержки перемещения и типов, которые не могут претендовать на перемещающие операции, генерируемые компилятором, нет оснований ожидать что С++11 обеспечит повышение производительности по сравнению с С++98.

Даже типы с явной поддержкой перемещений не могут обеспечить все, на что вы надеетесь. Например, все контейнеры стандартной библиотеки С++11 поддерживают перемещение, но было бы ошибкой считать, что перемещение является дешевой операцией для всех контейнеров. Для одних контейнеров это связано с тем, что нет никакого действительно дешевого способа перемещения их содержимого. Для других — с тем, что действительно дешевые перемещающие операции предлагаются контейнерами с оговорками, которым не удовлетворяют конкретные элементы контейнера.

Рассмотрим новый контейнер C++11 — std::array. Контейнер std::array, по сути, представляет собой встроенный массив с STL-интерфейсом. Он фундаментально отличается от других стандартных контейнеров, которые хранят свое содержимое в динамической памяти. Объекты таких типов контейнеров концептуально содержат (в качестве членов-данных) только указатель на динамическую память, хранящую содержимое контейнера. (Действительность более сложна, но для наших целей эти отличия не играют роли.) Наличие такого указателя позволяет перемещать содержимое всего контейнера на константное время: просто копируя указатель на содержимое контейнера из исходного контейнера в целевой и делая указатель исходного контейнера нулевым: