std::forward 原理解析

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summary

从类型推导开始

推导 & 引用

在C++17之前，模板只支持函数的类型推导。而在推导规则当中，有很重要的一点：

对于模板参数 typename T 而言，只有参数类型为 T&& ，即对类型的右值引用，会导致类型推导为引用类型。

参照eel.is:

许多博客将对左值引用的推断解释为引用，是错误的。左值引用的推断只会推断出基本类型。即：

其中，f(a) 生成的模板实例当中，T为 int ，而非引用类型。

而当参数为右值引用时，推导结果如下：

传入左值，T 推导为左值引用

传入右值，T 推导为基本类型

只有参数为右值引用的时候，T才有可能被推断为左值引用！

引用折叠

通常来讲，我们无法使用引用来初始化引用。一个引用类型仅在 decltype 不会被视为引用的对象（别名）。

而现在，我们有了两种方式来使引用指向引用：

别名，typedef or using

对右值引用参数的模板参数的推断

折叠的规则如下：

当且仅当 &&+&& 时，折叠为右值引用 &&。

其他情况如 &+&，&&+&时，均折叠为左值引用。

完美转发？Why？

右值引用 & 解析

要理解为什么需要完美转发，需要理解右值引用的解析规则，或者说生命周期。

参考eel.is中，关于表达式解析的章节：

对于有名的(named)右值引用，将被当作左值引用对待。

这点非常重要，继续回忆函数传参的过程。C++ Primer中提到

Arguments are used to initialize parameters.

而我们的参数基本上都是有名(named)的，这就导致我们无法将右值引用显性的传递给子函数。如果我们直接传递右值引用变量，会被解析为左值引用传递。而左右值的语义是我们分辨move和copy的关键。

因此，我们需要一个方法，帮助我们在传递参数的过程中，保持参数的左右值语义。

来了，`std::forward`!

先欣赏源码：

其中，remove_reference 利用模板匹配的规则，帮助我们获得原始类型，具体细节这里不细讲。

假设我们有如下函数需要进行转发，也就是我们的场景：

为了便于区分，我们的模板使用X作为类型，而X的基本类型，我们简写为BaseX。

回忆上文讲到的推测规则！

当传入右值时，X被推测为基础类型

此时，X = BaseX，会匹配到

则会保持右值引用的属性，因为返回类型为T&&，而我们传入的是X，此时X本身不带引用，则会返回一个右值引用(unnamed，无名)，而无名的右值(或者说xvalue形式)引用会保持其右值的语义，完美转发了右值引用。

当传入左值时，X被推测为引用类型

此时，X = BaseX&，会匹配到

此时，T = BaseX&，T&& 则会触发引用折叠，即 T&& = BaseX &&&，因此返回一个左值引用类型。

总结

本文总结了std::forward的相关原理，帮助大家理解右值引用对类型推断的作用，希望对大家有所帮助。相同的有类似std::move的源码，大家可以去看下是否能够理解。

🗒️std::forward 原理解析