返回对本地int变量的引用是否总是未定义行为？

Question

返回对本地int变量的引用是否总是未定义行为？

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我了解到我们不应该返回指向本地变量的指针或引用。在下面给出的例子中，当我在函数foo内写入return i;时，我理解我正在返回对本地变量的引用。在函数外使用该引用将导致未定义的行为。

#include <iostream>

const int& foo()
{
    int i = 5;
    return i;//returning reference to a local variable
}

const int& func()
{
    return 5;
}

int main()
{
    const int& ref = func();
    const int& f = foo();
    std::cout<<f<<std::endl; //I know this is undefined behavior because we're using a reference that points to a local variable 
    std::cout<<ref; //But IS THIS UNDEFINED BEHAVIOR too?
}

我的问题是，对于函数 func 内的返回语句 return 5; 是否同样适用。我知道在 C++17 中有强制复制省略。所以我的问题针对所有现代 C++ 版本（C++11、C++17 等）。这种行为是否取决于 C++ 版本。

特别地，我知道语句 std::cout<<f<<std::endl; 在 main 函数中总是未定义的行为，因为我们正在使用指向局部变量的引用(悬垂引用)。但是语句 std::cout<<ref; 是否也会导致未定义的行为？如果不是，为什么？这里会发生什么。

PS：我可能描述第一个 cout 语句的实际情况是错误的。如果我错了，请纠正我。

- Jason

@463035818_is_not_a_number 你说：“返回对局部变量的引用总是UB”。返回对局部变量的引用总是UB，还是实际上使用该返回值才构成UB？ - Jason

我相信返回值优化仅适用于实际上通过值返回的返回语句，因此它不适用于函数返回const int&而不是首先返回int的情况。我不确定临时生命周期延长是否适用于这两种情况，因为您绑定到了一个const引用。 - Nathan Pierson

Clang 给出了针对你的 func 的警告：*warning : returning reference to local temporary object [-Wreturn-stack-address]*。输出结果是垃圾。 - Adrian Mole

在早期的FORTRAN实现中，一些文字常量被存储在普通内存中。因此，您可以编写FORTRAN等效的 func() = 6; std::cout << 5 << '\n';，程序将显示值6，因为对func()的赋值更改了文字5的值。 - Pete Becker

1个回答

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- eerorika · Accepted Answer

返回对局部 int 变量的引用是否总是未定义行为？

从技术上讲，不是。返回对局部变量（无论类型如何）的引用本身从来都不是未定义行为。但如果变量是非静态的，则这样返回的引用将始终无效，并且通过无效引用间接引用始终是未定义行为。

const int& func()
{
    return 5;
}

int main()
{
    const int& ref = func();
    std::cout<<ref; //But IS THIS UNDEFINED BEHAVIOR too?
}

是的。您通过无效的引用进行了间接操作，这种行为是未定义的。