为啥这个函数在给定右值参数的情况下返回一个左值引用？

Posted 2023-02-23

【中文标题】为啥这个函数在给定右值参数的情况下返回一个左值引用？

【英文标题】：Why does this function return an lvalue reference given rvalue arguments?为什么这个函数在给定右值参数的情况下返回一个左值引用？

【发布时间】：2014-12-08 21:30:35

【问题描述】：

min函数的以下定义

template <typename T, typename U>
constexpr auto
min(T&& t, U&& u) -> decltype(t < u ? t : u)

    return t < u ? t : u;

有一个问题：看起来写是完全合法的

min(10, 20) = 0;

这已经用 Clang 3.5 和 g++ 4.9 进行了测试。

解决方案很简单，只需使用std::forward 来恢复参数的“右值性”，即修改正文和decltype 说

t < u ? std::forward<T>(t) : std::forward<U>(u)

但是，我无法解释为什么第一个定义不会产生错误。

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鉴于我对转发和通用引用的理解，t 和 u 在传递整数文字时都将它们的参数类型推断为 int&&。但是，在min 的主体中，参数具有名称，因此它们是左值。现在，really complicated rules for the conditional operator come into play，但我认为相关的行是：

E2 [和] E3 都是相同类型的左值。在这种情况下，结果具有相同的类型和值类别。

因此operator?: 的返回类型也应该是int&&，不是吗？但是，（据我所知）Clang 和 g++ 都有 min(int&&, int&&) 返回左值引用 int&，因此允许我分配结果。

显然，我的理解存在差距，但我不确定我到底错过了什么。谁能给我解释一下这里到底发生了什么？

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编辑：

正如 Niall 正确指出的那样，这里的问题不在于条件运算符（它按预期返回类型为 int&& 的左值），而在于 decltype。 decltype的规则说

如果表达式的值类别是左值，则decltype指定T&

所以函数的返回值变成了int&& &，根据C++11的引用折叠规则变成了普通的int&（与我预期的int&&相反）。

但是如果我们使用std::forward，我们会将operator?:（返回）的第二个和第三个参数转换为右值——特别是xvalues。由于 xvalues 仍然是 glvalues（你在后面跟上吗？），同样的条件运算符规则适用，我们得到相同类型和值类别的结果：即 int&& 这是一个 xvalue。

现在，当函数返回时，它会触发不同的decltype 规则：

如果表达式的值类别是xvalue，则decltype指定T&&

这一次，引用折叠给了我们int&& && = int&&，更重要的是，函数返回了一个xvalue。这使得分配给返回值是非法的，正如我们所希望的那样。

【问题讨论】：

在正文中，我认为，您可以使用 std::move 明确告诉编译器您不再需要这些值。

@Garrappachc 如前所述，我知道解决方案（使用std::forward 而不是std::move，因此该函数仍适用于左值参数）。我很好奇为什么第一个（不正确的）定义做了它的作用。

如果删除了尾随返回类型（即auto min(...) ... ）并允许编译器推断它，则问题可能与decltype() 规则有关，它返回int。

@Niall 我只是在编辑问题以提出类似的问题！谢谢:-)

条件表达式的类型不是右值ideone.com/ufbjIQ

【参考方案1】：

问题可能与decltype() 规则有关。

这是暗示的；如果删除了尾随返回类型

template <typename T, typename U>
constexpr auto
min(T&& t, U&& u)

    return t < u ? t : u;

并且允许编译器推断它，return type is int。

decltype的使用

decltype ( expression ) ... 如果表达式的值类别是左值，则decltype指定T&

取自cppreference。

由于涉及t 和u 的表达式是左值（它们是左值 - 命名为右值引用），因此返回的是左值引用。

在这种情况下，它会导致可能修改文字的情况。使用"universal references"（或"forwarding references"）和相关的引用折叠规则时，需要谨慎使用转发。

正如您已经指出的，要纠正这种情况，需要正确使用std::forward，并且返回类型将是预期的类型。

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有关std::forward的更多详细信息和参考折叠可以找到here on SO。

【讨论】：

普通的auto 返回的情况有点误导，因为auto 从不推导出引用（这就是decltype(auto) 存在于C++14 中的原因）。但是在给定左值参数时，关于decltype 形成引用的部分正是我正在寻找的答案，谢谢:-)

没错，auto 会发生更多事情，这只是问题所在的提示。