生命周期
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字面量
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字面量（literal），顾名思义：字面上的量，是指直接写入代码的数值。使用二进制编辑器查看二进制文件时可以直接看到。

.. hint::

   字符串字面量是一个例外。当字符串字面量存在于类中时，它是一个右值，否则为左值

.. seealso::

   关于字面量的分类和用法参见：

   -  `C++ 字面量 <https://www.cnblogs.com/A001/p/10443811.html>`_
   -  `用户定义字面量 (C++11 起) <https://zh.cppreference.com/w/cpp/language/user_literal>`_

左值、右值
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关于左值和右值的定义可以简要概括如下：

- 凡是可以被取地址的都是左值（充要条件）
- 凡是不可被取地址的都是右值（充要条件）
- 产出左值的表达式是左值表达式
- 产出右值的表达式是右值表达式


下面对左值和右值进一步分类： [#]_

.. mermaid::

   graph TD;
      表达式 --> 泛左值;
      表达式 --> 右值;
      泛左值 --> 左值;
      泛左值 --> 将亡值;
      右值 --> 纯右值;
      右值 --> 将亡值;

- 左值（ :abbr:`lvalue (left value)` ）指明（designates）了一个函数或对象。（假设 E 是一个函数指针，那么 \*E 是一个左值）
- 将亡值（ :abbr:`xvalue (eXpiring value)` ）指明了一个生命周期即将结束的对象（因此它可能被移动）。某些将亡值是由于右值参与运算的结果。
- 泛左值（ :abbr:`glvalue (generalized lvalue)` ）是一个左值或者将亡值
- 右值（ :abbr:`rvalue (right value)` ）是将亡值或无名对象
- 纯右值（ :abbr:`prvalue (pure rvalue)` ）是非将亡值的右值

.. [#] ISO/IEC 14882:2011 chap. 3.10 （C++11 ISO标准文件）

左值
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特征：

- 可取地址
- 左值指向了一个对象
- 左值具备泛左值的所有特征

以下表达式为左值：

- 变量、函数和数据成员
- 返回类型为左值引用的表达式
- 返回类型可被取地址的表达式。（例如 ``a = b`` 、 ``*p`` ）
- 非类中的字符串字面量
- 强制类型转换为左值引用的表达式。（例如 ``static_cast<int&>(x)`` ）
- 返回类型为左值引用的表达式（例如强制类型转换、函数调用、转换为右值引用的函数指针）
- 对类对象的操作（例如 ``a[n]``、``a.m``、``p->m``、``p->*m``，此时要求类对象为左值）
- 对数组的操作（例如 ``a[n]``，此时要求数组为左值）

.. note::

   什么是转换为右值引用的函数指针？

   .. code-block:: cpp

      static_cast<void (&&)(int) >(x);

.. tip::

  - 由于 ``std::endl`` 、 ``std::cout`` 等也是对象，可以被取地址，因此它们也是左值表达式。
  - “位于表达式的左边” 在C++11 的值分类不是左值的必要条件，例如 ``a = b = c``， ``b = c`` 位于表达式的右边

纯右值
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特征：

- 纯右值不可能被取地址
- 纯右值没有多态
- 非类非数组类型的纯右值不能被cv限定（const-volatile qualifiers）[#]_
- 纯右值具备右值的所有特征
- 纯右值不能是不完整的类型 [#]_ （void类型除外）
- 纯右值不能包含抽象类或数组

以下表达式为右值表达式

- 非字符串字面量的字面量
- 返回类型不是引用的函数调用（例如 ``std::string getName()`` ）
- 所有返回临时对象的表达式（算数运算符、逻辑运算符、&a）
- 所有无法取地址的对象（如 ``this指针``、``lambda`` 表达式）
   - a.m 。 其中m是成员枚举或非静态成员函数，或a是左值, m既不是引用类型也不是静态成员
   - a->m 。其中m是成员枚举或者非静态成员函数
   - a.*mp。 其中mp是指向成员函数的指针或者a是一个右值，mp是指向成员变量的指针
- 枚举

.. important::

   - 对于涉及到成员的表达式：``a.m``、``p->m``、``a.*mp``、``p->*mp``，返回的类型即可能为左值也可能为纯右值。
   - 请注意： ``++a`` 是左值，而 ``a++`` 是右值。你可以尝试自己创建一个类，重载前置++和后置++运算符来发现其中的magic。


.. [#] `cv (const and volatile) type qualifiers <https://en.cppreference.com/w/cpp/language/cv>`_
.. [#] ` Incomplete type <https://en.cppreference.com/w/cpp/language/type#Incomplete_type>`_

将亡值
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特征：

将亡值同时具备右值引用和泛左值的特征，尤其是将亡值可以像右值那样绑定到右值引用，又可以像泛左值那样具备多态。非类的将亡值可以被cv限定。

以下为将亡值表达式

- 返回类型为右值引用的函数调用（如 ``std::move(x)``）
- 从右值对象获取的属性（例如 ``a[m]``、``a.*mp``，此时a为右值）
- 转换对象为右值引用的表达式（例如 ``static_cast<char&&>(x)`` ）

泛左值
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泛左值要么是将亡值，要么是左值

特征：

- 泛左值可以被 `隐式转换到纯右值 <https://en.cppreference.com/w/cpp/language/implicit_cast>`_ （例如 左值 -> 右值、数组 -> 指针、函数 -> 指针）
- 泛左值可以拥有多态
- 泛左值允许 `不完整的类型 <https://en.cppreference.com/w/cpp/language/type#Incomplete_type>`_

右值
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右值要么是将亡值，要么是纯右值

- 右值无法被取地址
- 右值可以被用于初始化 ``被const限定的左值引用`` ，此时右值的生命周期将被延长至与左值相同
- 一个右值可以用于初始化右值引用，此时其生命周期将被延长至与右值引用相同
- 在选择重载函数时，右值将倾向于右值引用，而不是 ``被const限定的左值引用``。
- 类中的字符串字面量

.. seealso::

   - `Value categories <https://en.cppreference.com/w/cpp/language/value_category>`_

悬空引用 [#]_
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当引用指向对象的生命周期结束时，对引用的访问是未定义行为：

.. code-block:: cpp

   std::string& f()
   {
      std::string s = "Example";
      return s; // 退出 s 的作用域:
               // 调用其析构函数并解分配其存储
   }

   std::string& r = f(); // 悬垂引用
   std::cout << r;       // 未定义行为：从悬垂引用读取
   std::string s = f();  // 未定义行为：从悬垂引用复制初始化

.. [#] `引用声明 <https://zh.cppreference.com/w/cpp/language/reference#Forwarding_references>`_