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C++ 2011 中的 Left Value 与 Rvalue Reference

#include "某 C++ 概念之序篇"

答: std::stringstream() 产生的临时变量无法匹配类型 std::stringstream&.

    但是 std::stringstream() 可以匹配类型 std::stringstream const&, 也就是说, 如果函数 std::stringstream& operator<<(std::stringstream& os, double d) 的签名和实现作修改成下面这个样子就行了
std::stringstream const& operator<<(std::stringstream const& os, double d)
{
    const_cast<std::stringstream&>(os).operator<<(d);
    return os;
}

    之前扯过 C++ 已经没有语法意义上的左值了, 不过这里似乎有一点点很微妙的, 跟左值很类似的东西, 那就是, C++ 引用. 任何一本 C++ 入门书籍里面都会花一些篇幅来讨论引用, 其基本意义, 无非是某个东西的别名, 因此, 这某个东西对于引用而言显然是至关重要的.
    最基本的一点是, 如果被引用的东西是临时变量 (顺便一提, 如果是字面常量这种比较尴尬的情况, 视同临时变量) 怎么办? 比如之前代码样例 A 中的情况?
    这就牵扯到 C++ 中正统的 left value. 因为 left 已经不再有任何 "左" 相关的意义的, 所以我不太想在本文中把这货称之为 "左值" (实际上英文在这些方面更加灵活, 比如 Copyleft 这词跟 left 也没太大关系, 用来吐槽则非常不错).

    一个东西如果是 left value, 那么它就可以被赋值给 left value 引用, 所谓 left value 引用嘛, 就是就是类似 std::stringstream& 的引用类型, 而暗含 const 的类型的引用则不算
typedef int const int_const;
int_const& this_is_not_a_left_value_reference;
    那究竟什么是 left value 呢?
    一个语句之后仍然存在的变量, 表达式, 或者这样类似的 "具有值属性的什么东西" 就是 left value. 而
std::cout << (std::stringstream() << d).str().length() << std::endl;
这句之后, 显然临时构造的 std::stringstream() 就被析构了, 因此这家伙不算是 left value, 自然也就无法被 std::stringstream& 所引用.
    那常数为什么不算 left value 呢? 当然, 可以认为常数居阴阳之外, 别谈语句之后, 吐核退出, 就算是宇宙毁灭, 什么 π 啊 e 啊还活得好好的; 不过, 从计算机的角度来理解, 常数是 CPU 指令的立即数, 所以别谈语句之后, 只要这条指令结束, 它就没了.

    然而, C++ 一个很邪恶的规定是, 即使一个东西不是 left value, 它仍然可以绑定 const 引用, 比如以下语句都是合法的
std::pair<int, int> const& pair = std::make_pair(0, 1);
std::stringstream const& strm = std::stringstream();
std::string const& x = "Raki suta";
int const& i = 0;
    这样直白地写出来是有点让人觉得不舒服, 不过作为函数调用的参数则好得多, 比如之前的代码片段 B 那样

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某 C++ 概念之序篇

    C++ 虔诚的信徒们, 请阅读下面的代码, 回答码后的问题
/* 完整样例 A */
#include <iostream>
#include <sstream>

std::stringstream& operator<<(std::stringstream& os, double d)
{
    os.operator<<(d);
    return os;
}

int main()
{
    double d;
    std::cin >> d;
    std::cout << (std::stringstream() << d).str().length() << std::endl;
    return 0;
}
问: 为什么上述代码无法通过编译?
/* 代码片段 B */
#include <map>
#include <string>
#include <stdexcept>

struct key_error
    : public std::logic_error
{
    explicit key_error(std::string const& what)
        : std::logic_error(what)
    {}
};

std::string const& lookup(std::map<std::string, std::string> const& map
                        , std::string const& key)
            throw(key_error)
{
    std::map<std::string, std::string>::const_iterator i = map.find(key);
    if (map.end() == i) {
        throw key_error("key ``" + key + "'' not found in map");
    }
    return i->second;
}
问: 上述代码中的 lookup 函数有什么隐患?

答案已揭晓, 点此查看, 谢谢关注.

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std::unique_ptr<cookbook>

    std::unique_ptr 是 C++11 标准的 STL 中, 用来取代 std::auto_ptr 的指针容器 (如果在代码中使用了 std::auto_ptr, 使用 gcc 4.5 之后的版本加上 -std=c++0x -Wall 参数编译时, gcc 会报出警告 std::auto_ptr 已经过时).

    同 std::auto_ptr 一样, std::unique_ptr 的基本功效也能当作简单的自动对象管理指针来使用, 如
#include <memory> /* for std::unique_ptr */
#include <iostream>

struct echo {
    echo()
    {
        std::cout << "ctor" << std::endl;
    }

    ~echo()
    {
        std::cout << "dtor" << std::endl;
    }

    echo(echo const&) = delete;
};

void test()
{
    std::unique_ptr<echo> echo_ptr(new echo);
}

int main()
{
    test();
    std::cout << "." << std::endl;
    return 0;
}
输出应该如
ctor
dtor
.
    类型 echo 在构造和析构时的输出信息可以帮助掌握对象的生命周期. 如上述程序中, echo 对象在 test 函数结束时析构.

    std::unique_ptr 的复制构造函数被 delete 处理了, 所以类似下面的代码会出错
std::unique_ptr<int> a(new int(0));
std::unique_ptr<int> b(a); // ERROR
            // deleted function
            // ‘std::unique_ptr<...>::unique_ptr(std::unique_ptr<...> const&)'
    如果确实需要复制一份整数的值, 需要可以做如下操作
std::unique_ptr<int> b(new int(*a));
    而如果是想要将 a 所持有的指针转移到 b 中, 需要显式调用 std::move 将来移交指针控制权
std::unique_ptr<int> a(new int(0));
std::unique_ptr<int> b(std::move(a));
    此时 a 中的指针会变为 NULL. 明确的转移语义由 std::move 函数表达, 与 std::auto_ptr 暧昧的构造函数不同, std::move 明确指出 std::unique_ptr 对象是通过转移构造进行参数传递的.

    当函数需要使用 std::unique_ptr 作为参数或返回值时, 可以是如下几种形式

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C++ 转移构造

    这篇文章中的例子均可在 GCC 4.5.1 版本和 Clang 2.8 版本编译, 在某些较老或优化不尽相同的编译器上, 下面的例程可能并不能获得与文中所述一致的结果.
    不过, 这篇文章的重点并非讲述 C++ 中关于复制构造函数的优化, 而是为了说明 C++0x 标准中出现的 Move Semantic 所试图解决的问题之一, 所以对关于复制构造函数的例子有大致理解即可.
    重点是, 如果希望完整地编译文中最后一部分中出现的任何 0x 标准相关的代码, 强烈推荐 GCC 4.5.x 版本编译器.

    废话少说, 先来一段代码:
#include <iostream>

struct cp_ctor_doubling {
    cp_ctor_doubling(int ii)
        : i(ii)
    {}

    cp_ctor_doubling(cp_ctor_doubling const& rhs)
        : i(rhs.i * 2)
    {}

    int const i;
};

cp_ctor_doubling create(int i)
{
    return cp_ctor_doubling(i);
}

int main()
{
    cp_ctor_doubling c(create(10));
    std::cout << c.i << std::endl;
    return 0;
}
问: 输出多少? A. 10 B. 20 C. 40 D. 以上答案都不正确.
    嗯, 也许有得到 B 和 C 的, 得到 D 的同学也许该试着为自己的编译器报个 bug 了, 如果得到 A, 那么恭喜, 您的编译器已经具备对于复制构造函数最基本的优化能力了.
    C 语言忠实信徒揶揄 C++ 编译器会背着程序员做的 "额外的事情" 时, 历来会想到 C++ 的类复制构造函数. 然而, 现实不仅仅是这样, 编译器还会做出更多额外的事情, 比如把不必要的复制构造函数调用优化掉, 或者更准确地说, 把一些临时对象给优化掉, 于是复制构造函数根本不会被调用到.
    如果对上述例子中的编译优化有任何疑虑, 可以尝试下面这段代码
#include <iostream>

struct cp_ctor_not_impl {
    cp_ctor_not_impl(int ii)
        : i(ii)
    {}

    cp_ctor_not_impl(cp_ctor_not_impl const&);

    int const i;
};

cp_ctor_not_impl create(int i)
{
    return cp_ctor_not_impl(i);
}

int main()
{
    cp_ctor_not_impl c(create(10));
    std::cout << c.i << std::endl;
    return 0;
}

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