引用折叠规则规定:T& & → T&,T& && → T&,T&& & → T&,T&& && → T&&;可简记为“有左值引用则结果为左值引用,否则为右值引用”。该机制在模板中T&&形式下触发,形成万能引用,使func(T&&)能根据实参推导为左值或右值引用。当传入左值时,T被推导为T&,经引用折叠后为T&;传入右值时,T为原类型,T&&保持右值引用。此特性支撑了std::forward实现完美转发,在wrapper函数中保留参数原始值类别,广泛应用于std::make_unique、emplace_back等需泛型参数转发的场景,是现代C++移动语义与模板编程的核心基础。

在C++中,引用折叠规则(Reference collapsing rules)是模板推导和右值引用处理中的一个重要机制,它主要出现在模板参数推导、auto类型推导以及使用decltype等场景中,特别是在涉及&&(右值引用)与模板参数的结合时。
引用折叠的基本规则
引用折叠规则定义了当多个引用类型组合在一起时,最终形成的引用类型。C++标准规定了以下四条基本规则:
T& & → T& (左值引用 + 左值引用 → 左值引用) T& && → T& (左值引用 + 右值引用 → 左值引用) T&& & → T& (右值引用 + 左值引用 → 左值引用) T&& && → T&& (右值引用 + 右值引用 → 右值引用)
简单记法是:只要出现左值引用,结果就是左值引用;只有全是右值引用时,结果才是右值引用。
模板中的引用折叠:万能引用(Universal Reference)
引用折叠最常见于函数模板中使用T&&的形式,这种形式被称为“万能引用”或“转发引用”(forwarding reference),它能够根据实参类型推导出左值或右值引用。
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例如:
template void func(T&& param);
这里的T&&并不是简单的右值引用,而是依赖于实参类型的推导:
如果传入左值(如int x;),则T被推导为int&,于是T&&变成int& &&,根据引用折叠规则变为int&。 如果传入右值(如42),则T被推导为int,于是T&&变成int&&,保持为右值引用。
这使得同一个模板可以接受左值和右值,并保留其值类别,为实现std::forward和完美转发提供了基础。
完美转发与std::forward的实现原理
引用折叠配合std::forward实现了完美转发——即在函数模板中将参数以原始的值类别传递给另一个函数。
例如:
template void wrapper(T&& arg) { target(std::forward(arg));}
当wrapper(x)传入左值时,T为U&(假设x类型为U),std::forward(arg)会返回U&,即左值引用;当传入右值时,T为U,std::forward(arg)会将右值继续作为右值转发出去。
实际应用场景
引用折叠广泛用于标准库的实现中,比如:
std::make_unique 和 std::make_shared 的参数转发。 容器的emplace_back等就地构造函数。 任何需要泛型转发参数的模板函数。
这些接口通过模板+右值引用+引用折叠+std::forward,实现了高效且类型安全的参数传递。
基本上就这些。理解引用折叠是掌握现代C++移动语义和模板编程的关键一步。
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