关于本章

在阅读zhihu 如何评价 C++11 的右值引用（Rvalue reference）特性？ - zihuatanejo的回答 - 知乎时，其中的内容引起了我对C++ value semantic 和 reference semantic的思考，经过一番思考后，我发现，它们两者对于理解C++至关重要，需要进行专门的总结。

Guide

C++是兼容并包的

"C++是兼容并包的"语言，它既包含value semantic又包含reference semantic，而现代很多主流programming language仅仅只有reference semantic。

NOTE: 关于"C++是兼容并包的"，参见 philosophy章节。

Value semantic and reference semantic是建立在object概念上的

Object对应的是storage，它是最最底层的概念，参见Object章节；

Every object has a value

在Object章节中，对这个topic进行了讨论。

于此直接相关的是: object value representation(参见 Object章节)，这是最最能够体现value semantic的。

Reference semantic: Reference to an object

只有先创建了一个object后，才能够reference它，否则是dangling；

reference	value category
lvalue reference	lvalue
rvalue reference	rvalue

Value semantic and object lifetime and RAII

关于这一点，在 zhihu 如何评价 C++11 的右值引用（Rvalue reference）特性？ - zihuatanejo的回答 - 知乎中有着非常好的总结，后面收录了这篇文章。

What is value semantic and reference semantic?

从assignment的角度来进行区分

reference semantic 对应的是 bind、reference object；

value semantic 对应是 copy object；

下面是akrzemi1 Value semantics中的例子

In C++, A = B means that the value of B was assigned to A. In languages like C# and Java, A = B means that the reference A now points to whatever B was pointing to. Very different.

In C++, you can instantiate instances (objects) of a Class (user defined type) with the normal value semantics of the built in types. For example,
float a;
MyClass b;
We can also declare a pointer reference if we want:
MyClass* c = new MyClass();
In C#, we can only declare a reference:
MyClass c = new MyClass();
So, C# and Java have reduced functionality compared to C++.

Value semantic is default in C++

在C++中，value semantic is default，即默认是value semantic，如果要使用reference semantic，则需要使用&、&&。而在java、python中则正好相反，reference semantic is default；

Runtime polymorphism

C++中需要通过reference、pointer才能够实现runtime polymorphism，我们将此成为call-by-reference-pointer，关于此，在下面章节中有说明:

1、C++\Language-reference\Classes\Subtyping-polymorphism章节进行了讨论。

2、call-by-reference-pointer

与call-by-reference-pointer相对的是call by value，在 call-by-reference-pointer 章节中，对两种进行了讨论。

Value category

这在C++\Language-reference\Expressions\Value-categories章节进行了讨论。

性能

value semantic和reference semantic和program的性能是存在一定关联的，这其中有着复杂的原因，其中一个非常重要的原因是: Compiler optimization，这在下面文章中进行了讨论:

1、C++\Language-reference\Basic-concept\Reference-and-Value-Semantics\Value-and-reference-semantics

zhihu 如何评价 C++11 的右值引用（Rvalue reference）特性？ - zihuatanejo的回答 - 知乎

NOTE: C++ programming给予了programmer对object(或者更加彻底的说: memory、data)的control(比如control object lifetime)，这是很多其他的programming language中没有的，并且C++使用object建立起了很多C++的核心特性，比如RAII等，这是C++相对其它programming language的一个特色、优势。这篇文章对这个topic的探讨是比较深刻的；

NOTE: 需要从control theory的角度来进行理解

在"object"章节对这个主题也有描述。

值语义是很多OO语言（比如python、java）里没有的概念。在这些语言里，几乎所有的变量都是引用语义(Reference Semantics)，GC掌管了所有对象的生命期管理事务，程序员无需为此操心，只需要用变量去对象池中去引用即可。值语义虽然也有出场的机会，例如Java里的Primitive Data Type，但毕竟不是重点，所以往往被忽视。

还有一个很重要的原因，在OO语言里，

值语义和运行时多态是矛盾的。

值语义因此也成为了C++区别于其它OO语言的特征之一。

所以，在不理解**值语义**的情况下去谈**右值引用**，最多也是浅尝辄止，所以"感觉奇怪"也是很正常的，甚至会出现类似“C++的数组不支持多态”？这样的问题。

值语义的作用

首先给出一篇blog作为值语义的科普，内容则不再复述，以下只讨论其意义。

这篇blog的作者Andrzej Krzemieński，曾在另一篇blog中盛赞RAII，并认为它是C++'s best feature，Herb Sutter也在文章的回复中提到:

RAII code is just naturally exception-safe with immediate cleanup, not leaking stuff until the GC gets around to finding it. This is especially important with scarce resources like file handles.

但问题是，像C#的using statement和Java的try-with-resources statement同样具有RAII的特点，但仍然有人会提出"RAII: Why is unique to C++?"这样的问题。原因即在于C++独有的值语义：**程序员通过**值语义可以方便直观地控制对象生命期（object lifetime），让RAII用起来更自然。

NOTE: C++ programmer能够control object lifetime。

更何况像这段代码，

vector<ifstream> produce()
{
  vector<ifstream> ans;
  for (int i = 0;  i < 10; ++i) {
    ans.emplace_back(name(i));
  } 
  return ans;
}

void consumer()
{
  vector<ifstream> files = produce();
  for (ifstream& f: files) {
    read(f);
  }
}