值类型（value Type）：存储数据的方式，决定了变量的内存分布和编码方式。

值类别（Value Category）：表达式求值后的类别，通常与值的生命周期相关。

C++11之前：左值、右值

在 C++11 之前，值类别（Value Category）只有左值（Lvalue）和右值（Rvalue）。

• 左值（Lvalue）指的是语句结束后依然存在的持久对象。
• 右值（Rvalue）指的是语句结束后不再存在的临时对象。

最朴素的判断方式是，具名变量是左值， 匿名临时变量（字面量、函数返回值、运算表达式，类型转换等）为右值。

int a = 10;// a 是左值, 10 是右值
int b = a + 1;// b是左值，(a + 1) 是右值
int c = max(1, 2);// c是左值，max(1, 2) 是右值，（假定函数返回值的类别是右值）
double d = (double)a; // d是左值，(double)a 是右值，但注意：a 本身还是一个左值

但是 C++ 是一个有历史包袱的语言，总有例外：

void test() {
    cout << &"hello" << endl;
}
int main() {
    cout << &"hello" << endl;
    test();
    cout << &"hello" << endl;
}

上面代码中，"hello"是字符串常量，但是它在程序中可以被多次取地址，显然它是个左值。

根本原因是，"hello" 字符串常量在编译时就被分配到了只读数据段中，并被编译器赋予了唯一的地址，因此也不会在语句结束之后被销毁。

所以另一种稍微准确的判断方式是，一个变量可以取地址，则为左值，否则为右值。

需要注意的是：string s = "hello";这种写法中发生了隐式类型转换，"hello"（左值）产生了一个临时对象（右值），并被赋值给了左值的变量s。

C++98标准的引用

引用语法在 C++98 标准中就正式被引入。当时并没有区分左值引用和右值引用的概念。

引用能够避免对象的拷贝，但是只能绑定左值。因为右值在语句结束之后就会被销毁，因此无法被左值引用绑定。

int & a = 10; // 报错
int a = 10;
int & b = a; //正确

这造成了一个很麻烦的问题，参数传递时通常会使用右值：

// void test(int& a);
test(10); // 报错
int a = 10;
test(a); // 正确

为了使用引用类型的形参而区分左值和右值，这对于开发者来说很不友好。因此标准委员会提出了特殊的规则：常量引用：const T&，它既可以接收左值，也可以接收右值。

// void test(const int& a);
test(10);// 正确

但是常量引用也有一个问题，它无法修改被引用的对象。

移动语义

实际上C++98的引用已经可以实现对拷贝操作的优化。常量引用更是可以接收右值，避免右值的销毁带来的性能损耗。

但是，C++98标准对资源的管理仍然不完善，C++11标准引入了移动语义。

移动语义的核心思想是：管理资源所有权，对临时对象更细致的控制。

左值引用与右值引用

C++98标准中的常量引用可以接受右值，但是无法修改。C++11标准引入了右值引用，专门用来绑定右值。

右值引用本身是左值，故可以寻址，因此也可以被修改。

int a = 1;
int b = 2;
int && c = a + b;// c == 3
c = 4; // c == 4
a = 3; // c == 4，不会被改变，因为和原来的a没有关系

int && obj2 = std::move(obj1);

通常而言，右值引用是用来绑定临时对象的，绑定基础类型没有什么意义。右值引用实现了资源的移动，托管了所绑定的临时变量的资源，这种操作不涉及拷贝和销毁，能提高性能。

const T &&

常量右值引用只能绑定右值，并且不能进行修改。从语法上讲，这样的写法是合法的。但是，常量引用const T&完全覆盖了它的功能，而且还可以绑定左值，因此不必研究它的作用和意义，甚至在 C++11 标准上根本没有出现这种写法，通常都是使用const T&。

std::move()

std::move()函数是一个类型转换工具。其返回值类别为右值，作用就是将一个左值识别为将亡值，用来告诉编译器，该对象可以被移动。除此之外不做任何操作。在C++11标准中，使用了std::move()所标记的变量，在后续代码中如果再次使用，则是未定义行为。

int a = 1;
int && b = std::move(a); // 标记为右值，这样左值可以赋给右值引用。
int c = a; // 使用 a 不报错，但是这是未定义行为。

将亡值 *

需要注意的是：为了更灵活的处理临时变量，C++11扩展了左右值的概念，引入了将亡值（Xvalue）。

根据ISO/IEC 14882（C++标准），xvalue的定义如下：

xvalue（将亡值）是一种表达式，它满足以下条件之一：

• 涉及右值引用的表达式（如通过std::move转换的表达式）。
• 返回类型为右值引用的函数调用表达式。
• 访问右值引用对象的非静态成员或元素的表达式。
• 通过强制类型转换（如static_cast<T&&>）生成的右值引用表达式。

xvalue的关键特性是：xvalue指向的对象处于“将亡”状态（即语句结束后对象结束其生命周期），其资源可以被移动（而非复制），从而优化性能。

非常晦涩难懂，但是可以这么理解：将亡值是个概括性的概念，如果从 C++98 的左右值的定义来看，他可以是从左值调用std::move转换过来的临时对象，也可以是右值。

关键在于，它的生命周期即将结束，可以被右值引用绑定。这样就实现了资源的移动，而不是复制。

所以，移动语义并不是拷贝语义，而是资源管理。

移动构造函数，移动赋值运算符

struct T {
    T(int x):a(x) {}
    // 拷贝构造函数
    T(const T& t) { cout << "copy constructor" << endl; }

    // 移动构造函数
    T(T&& t) { cout << "move constructor" << endl; }
    int a;
};

int main() {
    T t1(2);
    T t3(T(3)); // 调用移动构造函数（假定不开启优化技术）
}

C++11 标准引入了移动构造函数，当使用右值创建对象时，优先调用移动构造函数。

拷贝构造函数的形参const T&，移动构造函数的形参是T&&。从左值引用和右值引用的角度来看，const T&作为常量引用，同样可以绑定值类别为右值的实参。

使用场景

既然拷贝构造函数可以接收右值，移动构造函数存在的意义是什么？或者说，有哪些场景是必须应用移动构造函数的呢？

拷贝构造函数实现了深拷贝

当拷贝构造函数实现了深拷贝时，如果不实现移动构造，则每一次采用临时对象构造时，一定会调用拷贝构造函数进行深拷贝，导致性能损耗。

典型的例子就是STL容器，几乎所有的STL容器的拷贝构造都是深拷贝，并且实现了移动构造。

vector<int> v1 = {1, 2, 4};
vector<int> v2(v1); //深拷贝
v2[0] = 10; //v1[0]，仍然是1

vector<int> v3(vector<int> {1, 2, 3}); // 实现了移动构造，避免了深拷贝

对象实现删除了拷贝构造函数

有一些对象是不可进行拷贝的，例如：文件对象、线程对象、unique_ptr智能指针等。

但是某些场景下又必须转移资源的所有权。例如使用unique_ptr托管的资源，作为参数传递时，就必须使用移动语义。因为unique_ptr删除了拷贝构造，所以必须使用移动构造。

unique_ptr<int> p1(new int(10));
unique_ptr<int> p2 = std::move(p1); // 移动构造

容器中存放了不可拷贝的对象

例如 vector 容器中存放了unique_ptr智能指针，插入元素时很可能发生扩容和移动，此时就必须使用移动构造。

编译器优化技术 COPY ELISION

RVO，NRVO

移动语义是在C++11标准中引入的，但是大多数编译器早在C++98时代就已经实现了类似的拷贝省略优化技术，以减少拷贝的次数。

触发优先级：编译器优化技术 > 移动构造 > 拷贝构造

• RVO：Return Value Optimization，优化返回临时对象。
• NRVO：Named Return Value Optimization，优化返回有名对象。

struct A {
    A(a = 0):_a(a) {cout << "普通构造" << endl;}
    A(const A& a) {cout << "拷贝构造" << endl;}
    A(A&& a) {cout << "移动构造" << endl;}
    int _a;
};

以下是各种优化技术的示例：

RVO

// Return Value Optimization 返回值优化

A test() {
    return A(); //返回临时对象
}

int main() {
    auto ret = test();
}

// 按照 C++11 标准，应当调用三次构造函数。
// RVO技术直接在main函数栈上创建了对象，而不是在 test 函数栈上创建临时对象，
// 所以只调用了一次构造函数。

NRVO

// Named Return Value Optimization 命名返回值优化

A test() {
    auto ret = A();
    return ret;
}

int main() {
    auto ret = test();
}

// 按照 C++11 标准，应当调用三次构造函数。
// NRVO技术直接在main函数栈上创建了对象，所以只调用了一次构造函数。

临时对象传参

// 临时对象作为实参

void test(A a) {}

test(A());

// 直接在test函数栈上创建了对象，所以只调用了一次构造函数。

优化失效

这些优化技术在早期并没有纳入标准，但是大多数编译器都已经实现了这些优化技术。标准委员会已经逐渐将这些优化技术纳入标准，并且编译器默认开启。GCC使用-fno-elide-constructors编译选项后，可以关闭部分优化技术。

在某些复杂的情况下编译器可能无法进行优化，例如 NRVO 会进行激进的优化策略，但是在多条件分支下，编译器优化可能发生失效。

总结

• 右值引用只能绑定右值，但是其本身是左值。
• std::move()可以将左值转换为右值，用来标记将要亡值的对象。
• 拷贝构造函数的形参是const T&，移动构造函数的形参是T&&。
• const T&可以绑定左值和右值，T&&只能绑定右值。
• 值类别为右值的对象创建对象时，会优先触发移动构造函数，其次才是拷贝构造函数。
• 移动构造函数最常用的场景是，目标对象不可拷贝（例如智能指针，线程对象，大文件对象），只能通过移动语义进行资源的转移。
• 触发优先级：编译器优化技术 > 移动构造 > 拷贝构造。

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