C++ 中表达式的 Value Categories

表达式有类型（type），也有值类别（value category）。

Before C++11

在 C++11 之前，值类别只有 lvalue（左值）和 rvalue（右值）两种。考虑这样一个场景：

c++

int b = 3;
int a = b;

• 第一条语句中，3 是表达式，类型为 int，值类别为 rvalue；
• 第二条语句中，b 是表达式，类型为 int，值类别为 lvalue。
• 需要注意的是第一条语句中的 b 和第二条语句中的 a 它们都是 “命名实体”，而非表达式，所以没有值类别的概念。

但是说第二条语句中的 b 是 lvalue 也不完全准确，事实上当 lvalue 出现在赋值号右边时，通常会有一个 lvalue-to-rvalue conversion，以及一条 load 指令。

After C++11

C++11 之后，值类别的概念得到扩充。现在一共有三个基础类别（lvalue，左值；xvalue，将亡值；prvalue，纯右值）和两个复合类别（glvalue，泛左值；rvalue，右值）：

Code

       expression
       /        \
   glvalue     rvalue
   /    \      /    \
lvalue   xvalue   prvalue

• lvalue（左值）：
  • 表示命名实体的表达式（例如变量名、函数名）
  • 被 * 运算符作用的表达式（解引用）
  • 字符串字面量（常量左值）
  • 返回值是左值引用（或函数类型的右值引用）的函数调用
• prvalue（纯右值）：
  • 除了字符串字面量以外的字面量（对于自定义字面量，it depends）
  • 被 & 运算符作用的表达式（取地址）
  • 算术运算表达式
  • 返回值是非引用类型的函数调用
  • lambda 表达式
• xvalue（将亡值）：
  • 返回值是对象类型的右值引用的函数调用
  • 转换到右值引用的类型转换表达式

decltype

用 decltype((x)) 可以获取表达式 x 的值类别：

• 结果为 type，则 x 是 prvalue；
• 结果为 type&，则 x 是 lvalue；
• 结果为 type&&，则 x 是 xvalue。

decltype 参数加上了双括号是因为对于 x 是一个命名实体的情况，decltype 将返回 x 的声明时类型，而非 x 作为表达式时的类型：

c++

int x;
// decltype(x) -> int
// decltype((x)) -> int& -> lvalue

Reference Types

引用类型和值类别有两个重要的交互方式：

• 每种引用类型都对初始化表达式的值类别有要求：
  • 非常量左值引用只能用左值表达式（lvalue）来初始化；
  • 右值引用只能用右值表达式（xvalue，prvalue）来初始化；
  • 常量左值引用可以用所有值类别的表达式来初始化。
• 函数的返回值类型决定了函数调用表达式的值类别：
  • 返回值是左值引用（type&）或函数类型的右值引用的函数调用是 lvalue；
  • 返回值是对象类型的右值引用（type&&）的函数调用是 xvalue；
  • 返回值是非引用类型（type）的函数调用是 prvalue。

Reference

• Appendix B of C++ Templates, 2nd edition