C++成员函数&/&&引用限定符与旧风格写法等价性问询

基础语法规则 #

• C++11及后续标准支持为成员函数添加引用限定符，可用限定符包含&、const&、&&等组合，作用是约束成员函数可绑定调用的对象实例的值类别。
• 重载约束：如果同一个成员函数名的多个重载中，至少有一个重载添加了引用限定符，那么其余所有同签名的重载都必须添加对应的引用限定符，否则会触发编译错误。

C++11标准前的无引用限定写法 #

struct A {
   void f() const {}  // #1 const版本，可被const实例调用
   void f()       {}  // #2 无限定非const版本
};

C++11及后续标准的带引用限定规范写法 #

struct A {
   void f() const& {}  // #3 const左值引用限定，仅可被const左值实例调用
   void f()      & {}  // #4 非const左值引用限定，仅可被非const左值实例调用
// void f()     && {}  // 右值引用限定版本，可根据业务需求按需添加
};

常见认知误区 #

很多开发者默认带&限定的非const成员函数（即上述#4），和C++11之前无引用限定的非const成员函数（上述#2）行为完全等价，实际上二者存在明确差异，可通过如下测试代码验证：

struct A {
   void f()      & {}
// void f()     && {}  // 注释右值引用限定版本用于对比测试
};

struct B {
   void f()        {}  // 旧风格无引用限定的非const成员函数
};

int main() {
   A{}.f();  // 编译报错：右值实例无法匹配仅带&限定的重载，调用会丢弃右值限定
   B{}.f();  // 编译通过
}

问题解答 #

针对提出的两个判断，结论如下：

• 第一个判断基本成立：旧风格编写的无修饰（非const、无引用限定）成员函数，确实可以同时匹配左值、右值两类实例的调用，行为上等价于同时定义了同实现的&版本和&&版本重载。

  即如下旧写法：

  struct B {
     void f() { /* 业务逻辑实现 */ }
  };
  

  行为等价于：

  struct B {
     void f()  & { /* 与旧写法完全一致的业务逻辑 */ }
     void f() && { /* 与旧写法完全一致的业务逻辑 */ }
  };
  

• 第二个判断不成立：上述等价关系，不等同于&&重载内部转调&重载的写法，即和如下实现语义有差异：

  struct B {
     void f()  & { /* 业务逻辑实现 */ }
     void f() && { return f(); }
  };
  

  二者核心差异为：原生无引用限定的成员函数被右值实例调用时，函数体内的*this值类别为右值；而转调写法中，进入&版本的重载后，*this为左值，会影响函数内部其他带引用限定接口的重载匹配结果，二者语义不完全一致。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者alfC