C++引用折叠

C++引用折叠详解

引用折叠(Reference Collapsing)是C++模板和类型推导中的一个重要规则，它决定了当引用被应用于引用时会发生什么情况。

引用折叠规则

在C++中，引用折叠遵循以下规则：

1. T& & → T&
2. T& && → T&
3. T&& & → T&
4. T&& && → T&&

简单来说，只要其中有一个是左值引用(&)，结果就是左值引用；只有当两个都是右值引用(&&)时，结果才是右值引用。

为什么需要引用折叠

引用折叠主要出现在以下场景：

1. 模板类型推导中
2. typedef或using别名中
3. decltype表达式中

示例

示例1：模板函数中的引用折叠

template<typename T>
void foo(T&& param) {  // 这里是万能引用(universal reference)// 根据传入参数类型，T会被推导为不同形式
}int main() {int x = 10;const int cx = 20;foo(x);   // T被推导为int&，参数类型为int& && → int&foo(cx);  // T被推导为const int&，参数类型为const int& && → const int&foo(30);  // T被推导为int，参数类型为int&&
}

示例2：类型别名中的引用折叠

template<typename T>
struct Widget {typedef T&& RvalueRef;
};int main() {Widget<int&>::RvalueRef r1;  // int& && → int&Widget<int&&>::RvalueRef r2; // int&& && → int&&
}

示例3：auto和decltype中的引用折叠

int main() {int x = 10;auto&& y = x;    // auto被推导为int&，y的类型是int& && → int&auto&& z = 42;   // auto被推导为int，z的类型是int&&decltype(x)&& a = 30;  // decltype(x)是int，a的类型是int&&decltype((x))&& b = x; // decltype((x))是int&，b的类型是int& && → int&
}

示例4：完美转发中的引用折叠

template<typename T>
void wrapper(T&& arg) {// 使用std::forward保持值的类别some_function(std::forward<T>(arg));
}void some_function(int& x) { std::cout << "lvalue\n"; }
void some_function(int&& x) { std::cout << "rvalue\n"; }int main() {int a = 10;wrapper(a);      // 输出"lvalue"wrapper(20);     // 输出"rvalue"const int b = 30;wrapper(b);      // 调用some_function(const int&)
}

总结

引用折叠是理解C++现代模板编程的关键概念之一，特别是在处理万能引用和完美转发时。记住引用折叠的四个规则，可以帮助你更好地理解模板类型推导和引用行为。