将 const 引用返回到本地对象时究竟会发生啥？

Posted 2023-02-16

【中文标题】将 const 引用返回到本地对象时究竟会发生啥？

【英文标题】：What exactly happens when returning const reference to a local object?将 const 引用返回到本地对象时究竟会发生什么？

【发布时间】：2012-07-31 19:33:38

【问题描述】：

struct A 
    A(int) : i(new int(783)) 
        std::cout << "a ctor" << std::endl;
    

    A(const A& other) : i(new int(*(other.i))) 
        std::cout << "a copy ctor" << std::endl;
    

    ~A() 
        std::cout << "a dtor" << std::endl;
        delete i;
    

    void get() 
        std::cout << *i << std::endl;
    

private:
    int* i;
;

const A& foo() 
    return A(32);


const A& foo_2() 
    return 6;


int main()

    A a = foo();
    a.get();

我知道，返回对本地值的引用是不好的。但是，另一方面，const 引用应该延长一个临时对象的生命周期。

此代码产生一个 UB 输出。所以没有延长寿命。

为什么？我的意思是有人可以逐步解释发生了什么吗？

我的推理链哪里出错了？

foo():

A(32) - 演员

return A(32) - 创建并返回对本地对象的 const 引用

A a = foo(); - a被foo()返回值初始化，返回值超出范围（out of expression）被销毁，但是a已经被初始化了；

（但实际上析构函数是在复制构造函数之前调用的）

foo_2():

return 6 - 隐式创建类型 A 的临时对象，创建对该对象的 const 引用（延长其寿命）并返回

A a = foo(); - a被foo()返回值初始化，返回值超出范围（out of expression）被销毁，但是a已经被初始化了；

（但实际上析构函数是在复制构造函数之前调用的）

【问题讨论】：

"const 引用应该延长一个临时对象的生命周期" 不扩展它.

我认为这就是亚历山大在延长寿命方面所说的：herbsutter.com/2008/01/01/…

@Giel：不。常量引用可以延长临时对象的生命周期。在使用临时对象时，常量引用和非常量引用完全不同。在这种情况下，它的工作方式与 OP 似乎期望的不同。

@AndreyT：对，vmpstr 给出的链接很好地解释了它。然而，在 OP 的情况下，reference 是返回的临时对象，而不是引用的对象。因此，正如预期的那样，它不会将临时的生命周期延长到产生它的范围之外。我相信后者在所有情况下仍然是正确的：局部对象（临时或作为局部变量）不超出范围。

不，他们的生活不会超出他们的范围，但他们的尸体通常仍然在那里并且“似乎”正在运作和运作，这可能会令人困惑，因为返回参考“似乎工作正常“在某些情况下，但在其他情况下则不然。虽然这是一些额外的工作，但为了防止这种混淆（以及使用过时指针的混淆），我喜欢在删除它们后将析构函数中的成员指针清空，并且在某些情况下将成员变量设置为安全的无效状态，所以如果有人尝试使用已删除的对象，这很明显。

【参考方案1】：

语言规范中明确规定了每个特定上下文的临时生命周期延长规则。它说

12.2 临时对象

5 第二个上下文是引用绑定到临时的。 [...] 临时绑定到函数返回语句中的返回值 (6.6.3) 一直持续到函数退出。 [...]

您的临时对象在函数退出时被销毁。这发生在接收者对象的初始化开始之前。

您似乎认为您的临时工应该以某种方式活得比这更长。显然，您正在尝试应用这条规则，即临时文件应该一直存在到完整表达式结束。但该规则不适用于在函数内部创建的临时对象。此类临时人员的生命周期由他们自己的专用规则管理。

如果有人尝试使用返回的引用，您的 foo 和 foo_2 都会产生未定义的行为。

【讨论】：

但是如果“在函数返回语句 (6.6.3) 中的临时绑定到返回值一直持续到函数退出” foo_3()return A( 54);?

@Alexander - 不，A foo_3() 返回值的副本。复制的值不会在函数结束时销毁。当您返回一个引用时，该引用仍然存在 - 它不再引用任何内容。

我明白了.. 但是应该在表达式 A a = foo_3(); 中调用复制 ctor 两次第一次从临时本地复制返回值，第二次初始化 A a。但它只调用一次。还是只是优化？

@Alexander：当你使用A foo_3()return A(54); 时，你有两个不同的概念临时性。第一个是您明确创建的 - A(54)。第二个是一个特殊的内部“过渡”临时文件，它在函数退出后保存结果。 A(54) 临时被复制到“过渡”临时，A(54) 被销毁。 “过渡”临时对象的寿命更长，可用作接收对象的初始值设定项。

对于A a = foo();，如果返回的对象被销毁，那么分配给a的是什么？它指的是哪里？

【参考方案2】：

您误解了“直到函数退出”。如果您真的想使用 const 引用来延长对象的寿命，超出foo，请使用

A foo() 
    return A(32);

int main() 
    const A& a = foo();

你必须从foo返回按值，然后使用一个常量引用来引用返回值，如果你想以你期望的方式扩展东西。

正如@AndreyT 所说，对象在具有const & 的函数中被销毁。您希望您的对象在foo 之后仍然存在，因此您应该不拥有const & （或&）在foo 或foo 的返回类型中的任何位置。第一次提到const & 应该在main 中，因为那是应该让对象保持活动状态的函数。

您可能认为这个按值返回的代码很慢，因为在返回中似乎有 A 的副本，但这是不正确的。在大多数情况下，编译器只能在 A 的最终位置（即调用函数的堆栈上）构造一次，然后设置相关引用。