Attention：this blog is a translation of https://www.internalpointers.com/post/understanding-meaning-lvalues-and-rvalues-c ,which is posted by @internalpoiners.
一耗跛、前言
一直以來毒嫡，我都對(duì)C++中左值（lvalue）和右值（lvalue）的概念模糊不清搁吓。我認(rèn)為是時(shí)候好好理解他們了，因?yàn)檫@些概念隨著C++語言的進(jìn)化變得越來越重要。
二、左值和右值——一個(gè)友好的定義
首先，讓我們避開那些正式的定義昔期。在C++中，一個(gè)左值是指向一個(gè)指定內(nèi)存的東西肄渗。另一方面镇眷，右值就是不指向任何地方的東西咬最。通常來說翎嫡，右值是暫時(shí)和短命的，而左值則活的很久永乌，因?yàn)樗麄円宰兞康男问剑╲ariable）存在惑申。我們可以將左值看作為容器（container）而將右值看做容器中的事物。如果容器消失了翅雏，容器中的事物也就自然就無法存在了圈驼。
讓我們現(xiàn)在來看一些例子：
int x = 666; //ok
在這里，666是一個(gè)右值望几。一個(gè)數(shù)字（從技術(shù)角度來說他是一個(gè)字面常量（literal constant））沒有指定的內(nèi)存地址绩脆，當(dāng)然在程序運(yùn)行時(shí)一些臨時(shí)的寄存器除外。在該例中橄抹，666被賦值（assign）給x靴迫，x是一個(gè)變量。一個(gè)變量有著具體（specific）的內(nèi)存位置楼誓，所以他是一個(gè)左值玉锌。C++中聲明一個(gè)賦值（assignment）需要一個(gè)左值作為它的左操作數(shù)（left operand）：這完全合法。
對(duì)于左值x疟羹，你可以做像這樣的操作：
int* y = &x; //ok
在這里我通過取地址操作符&獲取了x的內(nèi)存地址并且把它放進(jìn)了y主守。&操作符需要一個(gè)左值并且產(chǎn)生了一個(gè)右值，這也是另一個(gè)完全合法的操作：在賦值操作符的左邊我們有一個(gè)左值（一個(gè)變量）榄融，在右邊我們使用取地址操作符產(chǎn)生的右值参淫。
然而，我們不能這樣寫：
int y;
666 = y; //error!
可能上面的結(jié)論是顯而易見的愧杯，但是從技術(shù)上來說是因?yàn)?code>666是一個(gè)字面常量也就是一個(gè)右值涎才，它沒有一個(gè)具體的內(nèi)存位置（memory location），所以我們會(huì)把y分配到一個(gè)不存在的地方民效。
下面是GCC給出的變異錯(cuò)誤提示：
error: lvalue required as left operand of assignment
賦值的左操作數(shù)需要一個(gè)左值憔维，這里我們使用了一個(gè)右值666涛救。
我們也不能這樣做：
int* y = &666;// error~
GCC給出了以下錯(cuò)誤提示：
error: lvalue required as unary '&' operand`
&操作符需要一個(gè)左值作為操作數(shù)，因?yàn)橹挥幸粋€(gè)左值才擁有地址业扒。
三检吆、返回左值和右值的函數(shù)
我們知道一個(gè)賦值的左操作數(shù)必須是一個(gè)左值，因此下面的這個(gè)函數(shù)肯定會(huì)拋出錯(cuò)誤：lvalue required as left operand of assignment
int setValue()
{
return 6;
}
// ... somewhere in main() ...
setValue() = 3; // error!
錯(cuò)誤原因很清楚：setValue()返回了一個(gè)右值（一個(gè)臨時(shí)值6）程储，他不能作為一個(gè)賦值的左操作數(shù)〔渑妫現(xiàn)在，我們看看如果函數(shù)返回一個(gè)左值章鲤，這樣的賦值會(huì)發(fā)生什么變化摊灭。看下面的代碼片段（snippet）：
int global = 100;
int& setGlobal()
{
return global;
}
// ... somewhere in main() ...
setGlobal() = 400; // OK
該程序可以運(yùn)行败徊，因?yàn)樵谶@里setGlobal()返回一個(gè)引用（reference）帚呼，跟之前的setValue()不同。一個(gè)引用是指向一個(gè)已經(jīng)存在的內(nèi)存位置（global變量）的東西皱蹦，因此它是一個(gè)左值煤杀，所以它能被賦值。注意這里的&：它不是取地址操作符沪哺，他定義了返回的類型（一個(gè)引用）沈自。
可以從函數(shù)返回左值看上去有些隱晦，它在你做一些進(jìn)階的編程例如實(shí)現(xiàn)一些操作符的重載（implementing overload operators）時(shí)會(huì)很有作用辜妓，這些知識(shí)會(huì)在未來的章節(jié)中講述枯途。
四、左值到右值的轉(zhuǎn)換
一個(gè)左值可以被轉(zhuǎn)換（convert）為右值籍滴，這完全合法且經(jīng)常發(fā)生酪夷。讓我們先用+操作符作為一個(gè)例子，根據(jù)C++的規(guī)范（specification）异逐，它使用兩個(gè)右值作為參數(shù)并返回一個(gè)右值（譯者按：可以將操作符理解為一個(gè)函數(shù)）捶索。
讓我們看下面的代碼片段：
int x = 1;
int y = 3;
int z = x + y; // ok
等一下，x和y是左值灰瞻，但是加法操作符需要右值作為參數(shù)：發(fā)生了什么腥例？答案很簡(jiǎn)單：x和y經(jīng)歷了一個(gè)隱式（implicit）的左值到右值（lvalue-to-rvalue）的轉(zhuǎn)換。許多其他的操作符也有同樣的轉(zhuǎn)換——減法酝润、加法燎竖、除法等等。
五要销、左值引用
相反呢构回？一個(gè)右值可以被轉(zhuǎn)化為左值嗎？不可以，它不是技術(shù)所限纤掸，而是C++編程語言就是那樣設(shè)計(jì)的脐供。
在C++中，當(dāng)你做這樣的事：
int y = 10;
int& yref = y;
yref++; // y is now 11
這里將yref聲明為類型int&：一個(gè)對(duì)y的引用借跪，它被稱作左值引用（lvalue reference）≌海現(xiàn)在你可以開心地通過該引用改變y的值了。
我們知道掏愁，一個(gè)引用必須只想一個(gè)具體的內(nèi)存位置中的一個(gè)已經(jīng)存在的對(duì)象歇由，即一個(gè)左值。這里y確實(shí)存在果港，所以代碼運(yùn)行完美沦泌。
現(xiàn)在，如果我縮短整個(gè)過程辛掠，嘗試將10直接賦值給我的引用谢谦，并且沒有任何對(duì)象持有該引用，將會(huì)發(fā)生什么公浪？
int& yref = 10; // will it work?
在右邊我們有一個(gè)臨時(shí)值他宛，一個(gè)需要被存儲(chǔ)在一個(gè)左值中的右值。在左邊我們有一個(gè)引用（一個(gè)左值）欠气，他應(yīng)該指向一個(gè)已經(jīng)存在的對(duì)象。但是10 是一個(gè)數(shù)字常量（numeric constant）镜撩，也就是一個(gè)左值预柒，將它賦給引用與引用所表述的精神沖突。
如果你仔細(xì)想想袁梗，那就是被禁止的從右值到左值的轉(zhuǎn)換宜鸯。一個(gè)volitile的數(shù)字常量（右值）如果想要被引用，需要先變成一個(gè)左值遮怜。如果那被允許淋袖，你就可以通過它的引用來改變數(shù)字常量的值。相當(dāng)沒有意義锯梁，不是嗎即碗？更重要的是，一旦這些值不再存在這些引用該指向哪里呢陌凳？
下面的代碼片段同樣會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤剥懒，原因跟剛才的一樣：
void fnc(int& x)
{
}
int main()
{
fnc(10); // Nope!
// This works instead:
// int x = 10;
// fnc(x);
}
我將一個(gè)臨時(shí)值10傳入了一個(gè)需要引用作為參數(shù)的函數(shù)中，產(chǎn)生了將右值轉(zhuǎn)換為左值的錯(cuò)誤合敦。這里有一個(gè)解決方法（workaround）初橘，創(chuàng)造一個(gè)臨時(shí)的變量來存儲(chǔ)右值，然后將變量傳入函數(shù)中（就像注釋中寫的那樣）。將一個(gè)數(shù)字傳入一個(gè)函數(shù)確實(shí)不太方便保檐。
六耕蝉、常量左值引用
先看看GCC對(duì)于之前兩個(gè)代碼片段給出的錯(cuò)誤提示：
error: invalid initialization of non-const reference of type 'int&' from an rvalue of type 'int'
GCC認(rèn)為引用不是const的，即一個(gè)常量夜只。根據(jù)C++規(guī)范赔硫，你可以將一個(gè)const的左值綁定到一個(gè)右值上，所以下面的代碼可以成功運(yùn)行：
const int& ref = 10; // OK!
當(dāng)然盐肃，下面的也是：
void fnc(const int& x)
{
}
int main()
{
fnc(10); // OK!
}
背后的道理是相當(dāng)直接的爪膊，字面常量10是volatile的并且會(huì)很快失效（expire），所以給他一個(gè)引用是沒什么意義的砸王。如果我們讓引用本身變成常量引用推盛，那樣的話該引用指向的值就不能被改變了。現(xiàn)在右值被修改的問題被很好地解決了谦铃。同樣耘成，這不是一個(gè)技術(shù)限制，而是C ++人員為避免愚蠢麻煩所作的選擇驹闰。
應(yīng)用：C++中經(jīng)常通過常量引用來將值傳入函數(shù)中瘪菌，這避免了不必要的臨時(shí)對(duì)象的創(chuàng)建和拷貝。
編譯器會(huì)為你創(chuàng)建一個(gè)隱藏的變量（即一個(gè)左值）來存儲(chǔ)初始的字面常量嘹朗，然后將隱藏的變量綁定到你的引用上去师妙。那跟我之前的一組代碼片段中手動(dòng)完成的是一碼事，例如：
// the following...
const int& ref = 10;
// ... would translate to:
int __internal_unique_name = 10;
const int& ref = __internal_unique_name;
現(xiàn)在你的引用指向了真實(shí)存在的事物（知道它走出作用域外）并且你可以正常使用它屹培，出克改變他指向的值默穴。
const int& ref = 10;
std::cout << ref << "\n"; // OK!
std::cout << ++ref << "\n"; // error: increment of read-only reference ‘ref’
七、結(jié)論
理解左值和右值的含義讓我弄清楚了幾個(gè)C++內(nèi)在的工作方式褪秀。C++11進(jìn)一步推動(dòng)了右值的限定蓄诽，引入了右值引用（rvalue reference）和移動(dòng)（move semantics）的概念。這些將在下一篇文章中介紹媒吗。
