C++中的&和&&

tlanyan發表於2019-05-09

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C++的&符號有三種用途,而&&有兩種。本文對這兩個運算子的用途做簡要總結。

&的用途

第一種用途:位運算中的“與”(AND)。位運算十分高效,資料分片時常會用到,例如網路資料包頭、IP地址段、UTF-8編碼等。

第二種用途:取地址。這個功能在C中比較常見,比如取函式地址、變數地址。用法示例:

int b = 10;
int *a = &b;  // a指標指向b的儲存地址

// 宣告函式
int add(int a, int b) {return a + b}
// 宣告函式指標型別
int (*functionPtr)(int, int);
// 宣告和初始化指標, &取函式的地址
functionPtr addPtr = &add;

第三種用途:引用。這個功能是C++的補充,常用在函式傳參(C中一般用指標)、臨時變數引用等。用法示例:

// 宣告v1和v2兩個引數引用傳遞
template <typename T>
T product(const std::vector<T>& v1, const std::vector<T>& v2) {...}

std::vector<std::vector<int> > vecs(10);
// 引用取出陣列裡的值,避免複製
auto& vec = vecs[0];

可以看到,三種用法都很基礎,使用上很簡單。

&&的用途

第一種用途:“與”(AND)邏輯運算子。做條件判斷時,&&常用來連線多個條件。

第二種用途:右值引用,這個功能自C++11起才可用。移動語義是C++11新增的重要功能,其重點是對右值的操作。右值可以看作程式執行中的臨時結果,右值引用可以避免複製提高效率。&&用法示例:

#include <iostream>
struct Foo {
  ~Foo() {std::cout << "destruction" << std::endl;}
};

Foo FooFactory() {
  return Foo();
}

int main() {
  std::cout << "before copy constructor..." << std::endl;
  Foo foo1 = FooFactory();
  std::cout << "after copy constructor..." << std::endl << std::endl;
  // 引用右值,避免生成新物件
  Foo&& foo2 = FooFactory();
  std::cout << "life time ends!" << std::endl << std::endl;

  return 0;
}

clang編譯器編譯上述程式碼, 執行結果如下:

before copy constructor...
destruction
destruction
after copy constructor...

destruction
life time ends!

destruction
destruction

從輸出結果看,第二種寫法少了一次destruction輸出。這意味著通過右值引用(&&),foo2直接引用FooFactory返回的物件,避免了物件複製。

注意: 由於“複製省略(Copy elision)”優化技術,一些編譯器輸出可能與上述不同。例如g++編譯器會略過臨時物件複製以優化效能。g++ 4.8.5編譯程式輸出結果如下:

before copy constructor...
after copy constructor...

life time ends!

destruction
destruction

clang編譯的結果對比,省去了三次臨時物件的生成、析構。

參考

  1. https://stackoverflow.com/que…

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