C++面试 move与forward的区别
一、为了掌握move和forward，你需要区分左值和右值
左值（lvalue）是指：具有地址的变量，比如int x = 1，对应的有左值引用：int& y = x
右值（rvalue）是指：如果一个变量不是左值，那么就是右值，比如1，对应的有右值引用：int&&。
注意：如果有一个变量申明为右值引用，那么该变量可以视为左值。函数返回值（值类型），一般会被编译器优化成右值，或者直接替换调用处。
class A{};
// 这里的a和b都是左值，因为它们都有对应的地址
A func(int&& a);
int&& b = 1;
// func(2)返回临时变量，类型为A
// 因此会被编译器优化成右值，调用A的移动构造函数
// 或直接将c替换成临时变量，避免了调用A的移动构造函数
A c{func(2)};
二、右值引用只能用于绑定右值，而左值引用只能用于绑定左值。但是有一种非常特殊的情况：const左值引用，既能绑定右值，也能绑定左值。
int a{1};
int& b{a}; // b是左值引用，能够绑定到左值a，编译成功
int&& c{a}; // c是右值引用，但是却绑定到左值a，因此【编译失败】
int&& d{1}; // d是右值引用，且绑定到右值1，因此编译成功
const int& e{1}; // 由于e是const左值引用，因此它能绑定到右值1
const int& f{d}; // 由于f是const左值引用，因此它能绑定到左值d
void func1(int& p);
void func1(int&& p);
func1(1); // 由于1是右值，因此调用了void func1(int&& p);
func1(a); // 由于a是左值，因此调用了void func1(int& p);
void func2(int&& p);
func2(a); // 由于a是左值，但是p期望的是右值，因此【编译失败】
void func3(int& p);
void func3(const int& p);
void func3(int&& p);
func3(1); // 由于1是右值，编译器会优先调用void func3(int&& p);
func3(a); // 由于a是非const左值，编译器会优先调用void func3(int& p);
// 由于const int& p能绑定左值和右值，因此下面的调用是可行的
void func4(const int& p);
func4(1);
func4(a);
const int ca{1};
func4(ca);
三、区分右值引用（right value reference）和万能引用（universe reference）
万能引用通常出现在类型推导的场景，比如模版和auto：
// 1. 以下例子是发生在模版中的万能引用
// a可能是右值引用或左值引用
template<typename T>
T func(T&& a){
return std::forward<T>(a);
}
// 1是右值，因此T变成了int&&，a变成了右值引用
// 函数的定义变成了：int&& func(int&& && a)
// 编译器会根据模版折叠规则将int&& && a变成int&& a
// 最终函数的定义变成了：int&& func(int&& a)
// auto变成了int
auto b{func(1)};
// b是左值，因此T变成了int&，a变成了左值引用
// 函数的定义变成了：int& func(int& && a)
// 编译器会根据模版折叠规则将int& && a变成int& a
// 最终函数的定义变成了：int& func(int& a)
// auto变成了int
auto c{func(b)};
// 2. 以下例子是发生在auto&&中的万能引用
// d有可能是左值，也有可能是右值，取决于a
template<typename T>
void func1(T&& a){
auto&& d{std::forward<T>(a)};
}
func1(1); // 由于1是右值，因此d是右值引用
func1(c); // 由于c是左值，因此d是左值引用
// 3. 以下例子f是一个右值引用，因为没有涉及类型推导
int&& f{1};
四、无论是auto&& d还是模版中的T&& a，在类型推导过程中，它们使用了同一个类型折叠规则：
- 在类型推导过程中，如果编译器遇到的参数类型为&& &&，那么它会将其会变成&&，也就是右值引用
- 其它参数类型& &&，&& &，& &，则会变成&，也就是左值引用
template<typename T>
void func1(T&& a){ // a是万能引用
auto&& d{std::forward<T>(a)};
}
// 由于1是右值，因此模版类型T变成了int&&
// 函数func1变成了：
/*
void func1(int&& && a){
auto&& d{std::forward<int&&>(a)};
}
*/
// 通过上述的类型规则，func1函数进一步变成了：
/*
void func1(int&& a){
auto&& d{std::forward<int&&>(a)};
}
*/
// 函数func1里面有一个万能引用auto&& d，也使用了上述规则
// auto变成了int&&，得到了以下语句
// int&& && d{std::forward<int&&>(a)};
// int&& d{std::forward<int&&>(a)};
func1(1);
五、如何理解move和forward
move和forward的内部实现本质上都调用了static_cast，它们的使用场景不同。前者会将任何一个变量无条件地转化成右值，用于move语义；而后者则会有条件地（当且仅当该变量是右值，如果输入的变量是左值，那么forward将输入的变量转化成左值）将变量转化成右值，通常用于在模版函数中转发和保留原始变量的左值和右值属性。例子如下：
class A{};
A a; // a是左值，因为能取到a的地址
// move语义，因为调用了A的移动构造函数
A b{std::move(a)}; // 将a转化成右值，并调用A的移动构造函数来构造b
// 给process传入的参数有可能是左值或右值（如下例子），但是rhs是左值
// 为了保持传入参数的左值或右值特性，需要用forward
template<typename T>
void process(T&& rhs){
T c{std::forward<T>(rhs)};
}
// a是左值，因此T变成了A&，rhs的类型变成了A&
// forward将rhs转化成左值，进而调用了A的拷贝构造函数来构造c
process(a);
// 由于对a进行了move操作，因此传入process的参数是右值，此时的T变成了A&&，rhs的类型变成了A&&
// forward将rhs转化成右值，进而调用了A的移动构造函数来构造c
process(std::move(a))
std::forward和std::move都用到了noexcept关键字，这个关键字的作用是告诉使用者，forward和move是不会抛异常的。对于右值引用或万能引用（universe reference），在它最后一次使用的地方加上move或forward，如下：
class A{};
void func(A&& rhs){
subfunc1(rhs); // 不是最后一次使用rhs，所以不能对其使用move
subfunc2(std::move(rhs)); // 最后一次使用rhs，所以可能使用move
}
template<typename T>
void func(T&& rhs){
subfunc3(rhs); // 不是最后一次使用rhs，所以不能对其使用forward
subfunc4(std::forward<T>(rhs)); // 最后一次使用rhs，所以可能使用forward
}
如果一个函数，返回类型是值类型，且返回的对象是一个同类型的右值引用对象或万能引用对象，那么需要在return语句处使用move或forward，如下所示：
Matrix operator+(Matrix&& lhs, const Matrix& rhs){
lhs += rhs;
return std::move(lhs);
}
template<typename T>
Fraction reduceAndCopy(T&& frac){
frac.reduce();
return std::forward<T>(frac);
}
如果涉及到编译器返回值优化（RVO）场景，不要对局部变量使用move和forward，因为这2个函数会阻碍编译器对返回值的优化，例子如下：
// 如果涉及到RVO，编译器会将调用处的Widget变量替换成w
// RVO发生的必要条件：
// 1. 函数的返回值是值类型
// 2. 返回的变量是同类型的局部变量
Widget makeWidget(){
Widget w;
…
return w;
}
// 即使是满足以上2个条件，有些编译器也不会执行RVO
// 但是它会将隐式地将move作用到变量w上
// 所以对w显式地使用move，显得多此一举
Widget makeWidget(){
Widget w;
…
return std::move(w);
}
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