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C++的左值和右值

摘要

C++语言中的左值和右值是困扰我的知识点，今天将学习到的知识点整理一下，以理清概念。本文首先介绍了左值、右值的一般分类和概念，包括广义左值，将亡值和纯右值，然后介绍了我对左值和右值的理解：将左值理解成水桶，将右值理解成水，最后介绍了左值引用和对常量的左值引用。

表达式值的分类

本文说的左值（lvalue）和右值（rvalue），其中的“值”就是表达式（expression）的值。C++17标准定义了表达式值的分类，其主要分为3类：

• 广义左值（glvalue）：在程序员编程时，程序员可以取地址的东西（对象、函数）。举例：变量、函数等。
• 纯右值（prvalue）：在程序员编程时，程序员不可以取地址的东西。举例：字面值常量。
• 将亡值（xvalue）：本身可以被程序员取地址，但是马上就不能被取地址了的东西。

这三种类别和左右值的关系图：

三种类别和左右值的关系图

总结一下，可以这么理解左值和右值：左值，就是可以取地址的东西；右值就是不可以取地址的东西。

左右值的理解

我把左值理解成水桶，右值理解成水。这样我感觉比较好记忆和理解。比如：

int x; //x左值，理解成一个水桶
x = 10; // 10是右值，理解成水
int *p = &x; // 可以对水桶取地址，找到放水桶的地址
&10; // 编译错误，水没有位置，不能取地址
int y = x; // 把x水桶里的水复制一份到y水桶。

又如：

int f() { 
    int x = 10; // x是一个水桶
    return x; //但是要被返回了，也就是这个水桶要被“销毁”。
} 

int main() {
    f() = 10; //编译错误，水桶已被销毁，不能盛水了
    return 0;
}

左值引用

左值引用，就是在水桶上贴上了一个标签，这个标签代表了水桶（其实变量名字也可以理解成水桶上的标签）。
比如：

int a = 10;
int &b = a; //贴上标签

注意到常量的左值引用可以绑定到字面值常量上，也就是说以下代码是正确的：

const int & c = 10; //编译正确，但是“10”是右值，理解成水，c是左值引用，理解成标签。

但是如果把左值引用理解成在水桶上贴标签的话，以上代码就与这个理解产生冲突了。毕竟“标签”不能贴到“水”上。
其实，编译器会创建一个隐藏的变量来让引用c绑定到10上。比如：

const int & c = 10; 
//会被翻译成这样：
int __internal_unique_name = 10;
const int& c = __internal_unique_name;

也就是说，编译器会创建一个左值（理解成“水桶”）来存储10（理解成“水”），然后再让引用绑定到该左值上（理解成在水桶上贴标签）。

总结

本文介绍了对左值和右值的理解。如果有什么错误，希望读者可以批评指正！

参考

• [1]微软C++文档
• [2]Internal Pointers的博客