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C++左值右值

news 来源：原创 2025/4/26 15:20:59

左值右值

什么是左值右值

左值右值的概念我们一般理解为赋值号左边或者右边的值，这样理解也是有一定的道理的，但是实际上，左值右值绝不只是简简单单的定义，用好它绝对会大大提高编程效率。首先，严格意义上的左值右值取决于其是否能取地址，上代码：

#include <iostream>

int main() {
    int a = 5;
    std::cout << &a << std::endl;       // 输出：0x7ffe7580b204
    std::cout << &5 << std::endl;       // 报错：lvalue required as unary ‘&’ operand
}

报错内容就是：不能将&运算符应用于右值。之所以称呼为左值右值，是因为左值大多可以用赋值号修改（除了用const修饰的）。当然，除了这些最简单的变量，还有很多比较奇怪的左值右值，这里也列举一下：

#include <iostream>

int x;

int& func_ref() {
    return x;
}

class obj{
    double member;
}

int main() {
    int a = 10;         // a 是左值
    int* p = &a;        // 正确，a 可寻址
    a = 20;             // 正确，左值可修改
    int& ref = a;		// ref是左值
    
    int array[3] = {1, 2, 3};  // 数组元素是左值
    
    obj.member = 5;		// 类成员是左值

    int b = a + 5;      // a 作为右值使用（隐式转换）

    func_ref() = 30;    // 正确，func_ref() 返回左值引用，实际上func_ref()就是变量x的引用
    std::cout << func_ref() << std::endl;		// 输出30

    const int c = 40;
    // c = 50;          // 错误，c 是 const 左值，不可修改
    
    const char *ptr = &"hello"[0]; // 正确，“hello”是左值 
}

这里有一个比较难以理解，就是hello竟然是左值，而且可以取地址，这将在下面特性介绍中提到。

左值右值的特性

首先，就是我们上面提的，左值可以使用取地址符&，我们称之为可寻址性，那么右值也就具有不可寻址性。其次，左值的生存周期通常超出当前语句的作用域，这句话也很好理解，比如int x = 5，那么在这句代码后仍然可以使用变量x，而这里的右值5，超过这句话后，就不存在了，下一次即使出现相同的5也和它时不一个量了。

除此之外，还有他们的储存位置也不尽相同。对于左值而言，它通常存放在栈中，比如int x = 5，这里的x就存放在栈中，除此之外，还有可能存放在堆、静态区等位置，而右值会存放在寄存器、栈临时空间等位置，甚至无储存，很明显就是右值没有可以持久的储存位置。

这里我们解释一下上面提到的hello为什么是左值，作为C++字符串而言，它的设计继承了C语言的特性，C语言中的设计也是如此，当我们使用字符串比如hello时，它通常是具有静态存储期的 const char[N] 数组对象，与其他类型的字面量如5不同。对于这一点我觉得没有必要深究原因，留个心眼即可。

右值的引入

实际上，C++98/03是只有左值，没有右值这个概念的，之所以C++11引入这个概念是出于对性能的考虑，这也就是我在文首说的，它绝不仅仅只是个定义这么简单。上代码，注意下面的std::move()函数：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <chrono>

int main() {
    const int DATA_SIZE = 10000000;  // 一个包含 1000 万个 double 的向量

    // 创建一个大型 vector（模拟需要拷贝的数据）
    std::vector<double> src(DATA_SIZE, 3.14);

    // 方法 1：深拷贝（拷贝构造函数）
    auto start_copy = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    std::vector<double> dest_copy = src;  // 深拷贝
    auto end_copy = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    auto duration_copy = std::chrono::duration_cast<std::chrono::microseconds>(end_copy - start_copy).count();

    // 方法 2：移动语义（std::move）
    auto start_move = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    std::vector<double> dest_move = std::move(src);  // 移动语义
    auto end_move = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    auto duration_move = std::chrono::duration_cast<std::chrono::microseconds>(end_move - start_move).count();

    // 输出结果
    std::cout << "深拷贝耗时: " << duration_copy << " 微秒" << std::endl;
    std::cout << "移动语义耗时: " << duration_move << " 微秒" << std::endl;

    return 0;
}

这里我们定义了一个包含1000万个double类型的向量，并用传统的赋值方式拷贝至另一个向量，记录下拷贝所需时间，同时用移动语义的方法拷贝相同的数组，记录下所需时间，并输出，输出结果如下：

深拷贝耗时: 41368 微秒
移动语义耗时: 0 微秒

性能差别就是这么大，我们解释一下。这里的深拷贝其实就是一个一个复制这个数据，转到需要拷贝的向量中，而移动语以就是只偷这块内存的指针，为我所用，所以其时间复杂度为O(1)，当然，在这之后，原本的数据就为空了（但并不违法），如果我们在上面的代码中分别输出拷贝后的向量大小，就会发现，第一个仍然是一千万个变量，而移动后就归零了。

举个例子就是需要将一个快递寄给另一个地方，第一种做法是，把快递拿出来，按照原样再做一个，再装进另一个快递箱中，再贴上一个新的快递单，第二种做法就是撕掉之前的快递单，贴上新的快递单，（之前的快递单贴在了一个空箱子上）。

那么，这和左值右值有什么关系呢？事实上，向量src在使用函数std::move()后，它就从左值变为右值了，因为只有右值存在移动语义，因此这里的std::move()函数并不是真的移动，它只是将左值变为右值。因此，对于一些容器的拷贝操作，我们应该能想到右值的存在。

附录

附录一

填坑：右值引用

上篇博客中我们提到了右值引用的概念，并且给出了定义方式&&，这里，我们详细说说右值引用究竟有什么用。实际上，我们不太会去定义一个右值引用，当然，如果你强行使用一个右值引用一个常量，也并不会有什么问题，而且还会将这个右值的生命周期延长到引用的作用域，但是这着实是tuokuzifangpi。右值引用的作用也正是上面提到的拷贝中的优点，至于&&符号，别忘了，函数参数可以使用得到，这里上一个简单的代码尝尝鲜：

#include <iostream>

// 定义一个函数，接收 int 的右值引用参数
void processInt(int&& x) {
    std::cout << "Received rvalue: " << x << std::endl;
}

int main() {
    int a = 100;

    processInt(std::move(a));

    // 直接传递一个右值字面量也可以
    processInt(200);

    return 0;
}