17 Сен 2021

Функция std::forward

17 Сен 2021

Функция std::forward, наряду с std::move, предназначена для реализации семантики перемещения в C++. Она принимает forwarding-ссылку, по шаблонному параметру T определяет, передана ей lvalue-ссылка или rvalue-ссылка и возвращает ссылку соответствующего типа. Назначение функции std::forward – это реализация механизма идеальной передачи (perfect forwarding). Этот механизм подразумевает, что объекты, переданные в функцию в виде lvalue-выражений, должны копироваться, а объекты, переданные в функцию в виде rvalue-выражений, должны перемещаться.

Дело в том, что если присвоить rvalue-ссылку некоторой переменной ref, то ref будет именованной сущностью, поэтому его категория – lvalue, несмотря на то что тип переменной ref – rvalue-ссылка. Поэтому для ref будет использоваться семантика копирования, а не перемещения.

Функция std::forward решает эту проблему. Рассмотрим следующий пример:

template <typename T>
void foo(T &&arg)
{
  std::vector<int> var = arg;
  ....
}

std::vector<int> vect(1'000'000, 1);
foo(std::move(vect));

В коде происходит следующее:

Вызывается функция std::move, которая возвращает rvalue-ссылку на vect.
Эта ссылка передается по forwarding-ссылке в экземпляр функции foo в качестве аргумента arg. arg – это lvalue-объект, имеющий тип rvalue-ссылки.
Происходит инициализация переменной var, которая вызывает конструктор копирования. vector vect копируется поэлементно в переменную var.

А теперь воспользуемся std::forward:

template <typename T>
void foo(T &&arg)
{
  std::vector<int> var = std::forward<T>(arg);
  ....
}

std::vector<int> vect(1'000'000, 1);
foo(std::move(vect));

Здесь происходит следующее:

Вызывается функция std::move, которая возвращает rvalue reference на vect.
Эта ссылка передается по forwarding-ссылке в экземпляр функции foo в качестве аргумента arg. arg – это lvalue-объект, имеющий тип rvalue-ссылки.
Происходит вызов функции std::forward, которая возвращает xvalue-объект с типом rvalue-ссылка.
Происходит инициализация переменной var, которая вызывает оператор перемещения. vector vect перемещается в переменную var.