Wie std::forward die perfekte Weiterleitung von L-Wert- und R-Wert-Referenzen ermöglicht

In C spielt std::forward eine entscheidende Rolle beim Erreichen Perfekte Weiterleitung, die sicherstellt, dass Argumente an Funktionen übergeben werden, wobei ihre ursprüngliche Wertkategorie erhalten bleibt. Dieses Verhalten kann besonders verwirrend sein, wenn es um L-Wert- und R-Wert-Referenzen geht.

Unterscheidung zwischen L-Wert und R-Wert

"Wenn es einen Namen hat, ist es ein L-Wert." Obwohl dieses Sprichwort im Allgemeinen zutrifft, erklärt es das Verhalten von std::forward beim Umgang mit thing&& x vs. thing& x nicht vollständig.

Lvalue References (thing& x)

Wenn ein Argument per L-Wert-Referenz übergeben wird, bleibt es eine L-Wert-Referenz innerhalb der Funktion. L-Wert-Referenzen sind immer an einen bestimmten, benannten Speicherort gebunden.

R-Wert-Referenzen (thing&& x)

Wenn dagegen ein Argument per R-Wert-Referenz übergeben wird, wird es kann entweder eine R-Wert-Referenz oder eine konvertierte L-Wert-Referenz sein. Eine R-Wert-Referenz ist an ein temporäres Objekt oder einen Wert gebunden, der verschoben wird.

Funktionsweise von std::forward

std::forward wird durch ein spezielles definiert Umrechnungstabelle. Sein Hauptzweck besteht darin, eine Referenz jeglichen Typs in eine R-Wert-Referenz umzuwandeln. Diese Konvertierung ändert nicht die Wertkategorie des ursprünglichen Arguments.

Beispiel: Perfect Forwarding mit std::forward

Betrachten Sie eine Vorlagenfunktion perfectSet, die ein T&&-Argument akzeptiert :

template
void perfectSet(T&& t) {
    set(std::forward(t));
}

Wenn nun perfectSet mit einem L-Wert aufgerufen wird, wird der Typ T in der instanziierten Funktion als T& abgeleitet. Die std::forward-Konvertierung stellt sicher, dass das Argument als L-Wert-Referenz an set übergeben wird.

std::vector v;
perfectSet(v); // lvalue reference passed to set

übergeben. Wenn perfectSet jedoch mit einem r-Wert aufgerufen wird, wird T als T&& abgeleitet und std::forward konvertiert das Argument in eine r-Wert-Referenz und ermöglicht so die Verschiebungssemantik in set:

perfectSet(makeAndFillVector()); // rvalue reference passed to set

Conclusion

std::forward übergebener Wertverweis ist ein leistungsstarkes Tool, das eine perfekte Weiterleitung durch Beibehaltung der Wertkategorie der an Funktionen übergebenen Argumente ermöglicht. Dies ermöglicht eine effiziente und typsichere Übertragung von Werten und sorgt so für optimale Leistung und Code-Korrektheit.