如果你上网搜索过一些 C++ 教程，你总会遇见两个名词，左值和右值。这是什么意思呢？它们有什么区别呢？今天就来详细看看这两个概念。

顾名思义

我们先看看这个名字。左值，隐含的意思是“可以放在等号左边的变量”，而右值则不可以。实际上，在 C 语言中，确实是这样没错。但是在 C++ 中（由于一些例如常量的存在），问题就变得复杂了起来。

那到底怎么理解左值和右值呢？可以这么想：

左值表示的是一个可被取地址，识别、找到和编辑的对象（保存了内存位置，可以通过这个内存位置来找到这个对象，也允许编辑其值），而右值则表示一个对象的本身（也就是真正的值，但是位置不确定，通常是临时的，可能很快会被释放）。

左值和右值

这么说还是有点抽象，我们来看看一些例子：

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int i = 1;
i = 2;
int b = i;

在上面的例子中，1 和 2 这两个数，就是我们所说的右值。它们并没有一个确定位置，它们的出生就是为了写入 i 这个变量。而 i 这个变量是我们用 int 声明并定义的，因此它在内存中有一个确切的位置，我们可以通过 i 来访问和修改。因此，它是一个左值。

我们来到第三行，左边的 b 很明显是个左值，但是右边的 i 是什么呢？我们知道它本身是个左值，但是它处于等号的右边，那么此时就是把左值当作右值来使用。

通常情况下，左值可以当作右值来使用（你可以提供一个有位置对应的对象，此时用的是对象本身）。但是，你不能把右值当作左值（明明需要一个有确定对应位置的对象，你却只给了一个值）。比如：

1
1 = 2;

很明显，赋值左侧需要左值，但却给定了一个右值。这显然是不符合逻辑的——你需要指定一个内存地址，才可以写入一个值，但你现在等号左侧的对象却是一个值，C++ 根本不知道你要写入哪个内存地址的对象。

引用

还记得我们之前提到的引用吗？

当你创建一个引用时，等号右侧必须是一个左值（根本不会出现左值到右值的转换）。

为什么？因为引用只是贴标签，不能给一个连地址都不确定的右值对象创建一个引用。

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int s = 1;
int &i = s;

常量

之前在 const 限定符一节，已经介绍了常量、常量指针和常量引用。那么它们是左值还是右值呢？

先说结论：除了字面量常量（例如 'c' 123 1.14），其余的 const 限定不会改变变量的左值本质。

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const int i = 1; // 常量
const int *p1 = &i; // 指向常量的指针
int *const p2 = &i; // 常量指针
const int *const p3 = &i; // 常量指针，指向常量
const int &r1= i; // 常量引用
const int &r2= 2; // 用字面量创建常量引用

是的，上面的所有变量（常量）都是左值，而非右值。

当我们理解了左值和右值时，为什么（最后一行）字面量可以创建常量引用就显得清晰了——我们有一个右值，这个右值我们不知道内存地址因此无法更改，因此，我们把一个引用绑定到这个孤独的右值上（并且指出它不可修改的本质），我们就得到了一个左值引用。

你应该还记得引用本身无法修改，当它设定为 const 时，值也无法修改。我们创建这个左值常量引用，相当于延长了这个右值的寿命（但是并没有更改原本的那个临时右值的右值性质）。

地址和解引用

在上面的代码里，还出现了取地址符 &。这个符号就很有意思了，它传入一个左值，返回一个右值。相信你很快就理解了——通过一个对象找到对应对象的地址，不就是左值（传入一个有地址的对象）到右值（取得的对象地址是一个临时的值）的转变吗？

反过来，* 解引用符返回的则是一个左值。它代表通过地址查找对象，返回的是一个具有确定地址的对象，因此是一个左值。

此外，我们之前还提到过数组、vector 和其它有序序列，它们的下标运算，通常取得的也是左值。

从这个观点来看，除了我们之前纠结的是否为拷贝赋值，还要关注返回值是左值还是右值（通常来说，拷贝后产生的临时变量是右值，如果没有拷贝，产生的是左值）。

i++ 和 ++i

奶奶都知道，i++ 先返回 i，再自增；++i 先自增，再返回 i。

但当我们用左值、右值的观点来看时，它们的本质就出来了：

  • i++ 返回右值（返回原始 i 的一个临时副本），然后把 i 加一
  • ++i 先把 i 加一，然后返回一个左值（也就是 i）

也就是说，下面的代码是完全合法的：

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2
int i = 1;
++i = 3;

上面代码先定义一个 i，值为 1。然后把 i 加 1 变成 2，再把 3 赋值给 i 这个左值。

最终结果，i 变成了 3。

范围 for

我们之前提到过范围 for 的拷贝赋值问题，现在再用左值和右值的视角回顾一下这个问题（拿出一样的代码）。冒号前面的变量是否为引用，决定了是左值还是右值：

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3
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vector<int> v{1,2,3,4};
for(auto i:v){
    cout<<i<<endl;
}

第一种，默认行为，遍历时返回当前元素的临时右值副本。你可以这么理解，当成遍历时做了这种等效操作——

1
int i = vtmp;

vtmp 表示当前正在遍历的 v 中的一个元素，而当其处于等号右侧，是把左值当成右值（创建临时右值副本），然后赋值给 i 这个左值。

也就是说，修改 i 不改变原先 v 中的元素。

第二种，引用。

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vector<int> v{1,2,3,4};
for(auto &i:v){
    i = 3;
}
for(auto i:v){
    cout<<i<<endl;
}
// 3 3 3 3

这时，第一个范围 for 遍历时返回的，就是 v 中的一个元素本身（它是左值）。相当于我们之前提到的创建引用：

1
int &i = vtmp; // 等号左右都是左值！

第三种加上 const 就不必多说了，因为已经提到过，const 不会更改左值本质。

总结

通过探索左值和右值，你现在应该已经有了相当程度的认知。总结一下：

  • 左值是一个有确定地址的对象，右值通常是临时的，不确定地址
  • 左值通常可以当成右值（取值），但右值不能当成左值
  • 引用初始化，两侧都是左值
  • 取地址、解引用返回的分别是右值、左值
  • 下标运算返回左值
  • 前置 ++ 返回左值，后置返回右值
  • 范围 for 相当于取出每一个元素然后赋值，左右值类型根据是否为引用决定