从 C++11 开始理解 std::forward 的实现

Question

（constexpr 和 noexcept 被排除在外，因为它们似乎与理解 std::forward 的行为无关。）

根据我对 Scott Meyers 的理解 "Effective Modern C++"， std::move 在 C++14 中的示例实现如下

template<typename T>
decltype(auto) move(T&& param) {
  return static_cast<remove_reference_t<T>&&>(param);
}

考虑到什么是转发（或 "universal"）引用，我认为这个实现对我来说非常清楚：

参数param的类型为T&&，即右值引用或左值引用（无论参数的类型是什么），取决于参数是右值还是左值呼叫者，召集者;换句话说 param 可以绑定到右值和左值（即 anything）；这是有意为之的，因为 move 应该将 anything 转换为右值。
decltype(auto)只是根据实际return语句表达return类型的简洁方式。
returned 对象是同一个对象 param，转换为右值引用 (&&) 到任何 T 类型，一旦其推导出引用性被剥离（扣除是在 T&& 上完成的，而不是在 ⋯<T>&& 上完成的）。

简而言之，我对move实现中使用forwarding/universal引用的理解如下：

forwarding/universal 引用 T&& 用于参数，因为它旨在绑定到任何东西；
return 类型是右值引用，因为 move 旨在将任何内容转换为右值。

很高兴知道到目前为止我的理解是否正确。

另一方面，std::forward 在 C++14 中的示例实现如下

template<typename T>
T&& forward(remove_reference_t<T>& param) {
  return static_cast<T&&>(param);
}

我的理解是这样的：

T&&，return 类型，必须是 forwarding/universal 引用，因为我们希望 forward 到 return右值引用或左值引用，因此类型推导发生在 return 类型上（不同于 move 发生的情况，其中类型推导发生在参数端）是一个右值对传递给 forward;
因为 T 编码了实际参数的 lvalue/rvalue-ness，它绑定了作为参数传递给 forward 的调用者参数，T 本身可能导致actual_type& 或 actual_type，因此 T&& 可以是左值引用或右值引用。
param 的类型是对任何类型 T 的左值引用，一旦其 ~~推导的~~ 引用被剥离。

我的疑惑如下

forward 的两个实例（实际上每个调用它的类型都有两个）仅在 return 类型上有所不同（传递右值时的右值引用，传递右值时的左值引用传递了左值），因为在这两种情况下 param 都是对非 const 无引用 T 的左值引用类型。 return 类型不是不计入重载决议的东西吗？（也许我在这里使用 "overload" 不当。）
由于 param 的类型是对无引用 T 的非 const 左值引用，并且左值引用必须是对 const 的顺序绑定到右值，param 如何绑定到右值？

作为附带问题：

可以将 decltype(auto) 用于 return 类型，就像 move 那样吗？

Answer 1

forward本质上是一种在完美转发中保存价值类别的机制。

考虑一个简单的函数，它试图透明地调用 f 函数，尊重值类别。

template <class T>
decltype(auto) g(T&& arg)
{
    return f(arg);
}

这里的问题是，无论arg是否是右值引用类型，表达式arg总是一个左值。这是 forward 派上用场的地方：

template <class T>
decltype(auto) g(T&& arg)
{
    return f(forward<T>(arg));
}

考虑 std::forward 的参考实现：

template <class T>
constexpr T&& forward(remove_reference_t<T>& t) noexcept
{
    return static_cast<T&&>(t);
}

template <class T>
constexpr T&& forward(remove_reference_t<T>&& t) noexcept
{
    static_assert(!std::is_lvalue_reference_v<T>);
    return static_cast<T&&>(t);
}

（你可以在这里使用decltype(auto)，因为推导的类型总是T&&。）

在以下所有情况下，将调用第一个重载，因为表达式 arg 表示一个变量，因此是一个左值：

如果使用非常量左值调用 g，则 T 被推导为非常量左值引用类型。 T&& 与 T 相同，forward<T>(arg) 是非常量左值表达式。因此，f 是用非常量左值表达式调用的。
如果使用 const 左值调用 g，则 T 被推导为 const 左值引用类型。 T&& 与 T 相同，而 forward<T>(arg) 是一个 const 左值表达式。因此，f 是用 const 左值表达式调用的。
如果使用右值调用 g，则 T 被推断为非引用类型。 T&& 是右值引用类型，forward<T>(arg) 是右值表达式。因此，f 是用右值表达式调用的。

在所有情况下，都尊重值类别。

普通完美转发没有使用二次重载。请参阅了解其用法。

从 C++11 开始理解 std::forward 的实现

Understanding of the implementation of std::forward since C++11

c++

move

rvalue-reference

perfect-forwarding

forwarding-reference