rvalue引用允许悬空引用吗？

Question

请考虑以下内容。

#include <string>
using std::string;

string middle_name () {
    return "Jaan";
}

int main ()
{
    string&& danger = middle_name();   // ?!
    return 0;
}

这段代码没有计算任何东西，但是编译没有错误，它展示了一些让我困惑的东西：danger 是一个悬空引用，不是吗？

- Andres Jaan Tack

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当你可以在左侧使用&&时，这让我感到困惑，那会有什么用处呢？ - Viktor Sehr

@Viktor：一个右值引用可以绑定到一个临时对象，仍然是可修改的。例如 int &&variable_or_dummy = modify_var? move(var) : int(); - Potatoswatter

一旦您给一个右值命名，它就变成了左值，因此在主函数中，“danger”是一个左值。 rvalueness或lvalueness是表达式的属性。 - Peter McG

Answer 1

右值引用是否允许悬垂引用？

如果你的意思是"是否可能创建悬垂的右值引用"，那么答案是肯定的。然而，你的例子并没有造成这种情况。

string middle_name () {
    return "Jaan";
}

int main()
{
    string&& nodanger = middle_name();   // OK.
    // The life-time of the temporary is extended
    // to the life-time of the reference.
    return 0;
}

是完全没有问题的。同样的规则也适用于这里，使得这个例子（Herb Sutter的文章）也是安全的。如果你使用纯右值来初始化引用，则临时对象的生命周期将延长到引用的生命周期。但是，你仍然可以产生悬空引用。例如，下面的代码就不再安全：

int main()
{
    string&& danger = std::move(middle_name());  // dangling reference !
    return 0;
}

因为 std::move 返回的是一个string&&（它不是纯正rvalue），所以延长临时对象寿命的规则不适用。在这里，std::move 返回了一个被称为xvalue的东西。一个xvalue只是一个未命名的rvalue引用。因此，它可以指代任何东西，基本上无法猜测返回的引用指向什么，除非查看函数的实现。

- sellibitze

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优秀的意图却走错了路的典型案例！“move”在此处指行动或举措。 - Potatoswatter

为什么这需要“纯”右值的直觉？xvalue情况似乎完全合理... - Andres Jaan Tack

@Andres：我在答案中尝试解释了这个问题。只有当初始化程序是一个纯右值时，编译器才确切知道要初始化的引用将引用什么。在这种情况下，正确的临时对象寿命可以轻松地被扩展。如果初始化程序本身是一个引用，在一般情况下你不会真正知道它指的是哪个对象。对于编译器来说，std::move 没有实际意义。std::move 的结果引用同一对象的信息在函数类型中不会被保留。 - sellibitze

@sellibitze 的评论很有道理！一个被引用的对象可以拥有任何一种生命周期，而纯右值的生命周期则很容易预测，因此可以轻松地进行扩展。 - Andres Jaan Tack

请参见https://dev59.com/w5_ha4cB1Zd3GeqPzHdk#42441832，值类别并不决定对象的生命周期是否会被延长。右侧的值是xvalue还是其他类型并不能充分说明rvalue的生命周期是否会被延长。您能否更新答案，包括实际扩展对象生命周期的地方，以免误导他人？ - Curious

Answer 2

rvalue引用绑定到rvalue。 rvalue可以是prvalue或xvalue [解释]。绑定到前者永远不会创建悬空引用，而绑定到后者可能会。这就是为什么通常不建议选择T&&作为函数的返回类型。 std::move是此规则的例外。

T&  lvalue();
T   prvalue();
T&& xvalue();

T&& does_not_compile = lvalue();
T&& well_behaved = prvalue();
T&& problematic = xvalue();

- fredoverflow

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+1 你说得对，不编写返回右值引用的函数是一个好的经验法则。std::move和std::forward是明显的例外。 - sellibitze

Answer 3

danger是一个悬空引用，对吗？

与使用const &一样，并不会出现悬空引用的情况：danger将拥有这个右值。

- Konrad Rudolph

Answer 4

当然，右值引用仍然是引用，因此它也可能会悬空。你只需要让编译器处于必须拖动引用的情况，并且同时逃逸所引用值的作用域，就像这样：

演示

#include <cstdio>
#include <tuple>

std::tuple<int&&> mytuple{ 2 };

auto pollute_stack()
{
    printf("Dumdudelei!\n");
}

int main()
{
    {
        int a = 5;
        mytuple = std::forward_as_tuple<int&&>(std::move(a));
    }
    pollute_stack();
    int b = std::get<int&&>(mytuple);
    printf("Hello b = %d!\n", b);
}

输出：

Dumdudelei!
Hello b = 0!

正如你所看到的，b现在有了错误的值。为什么？我们将一个右值引用赋给了自动变量a，并将其放入全局元组中。然后我们逃离了a的作用域，并通过std::get<int&&>检索其值，这将评估为右值引用。因此，新对象b实际上是从a移动构造的，但编译器找不到a，因为它的作用域已经结束了。因此，std::get<int&&>评估为0（尽管它可能是未定义行为，并且可以评估为任何内容）。

请注意，如果我们不触及堆栈，右值引用实际上仍然会在其作用域结束后找到对象a的原始值，并检索正确的值（只需尝试并取消注释pollute_stack()，看看会发生什么）。pollute_stack()函数只是通过printf()执行一些与io相关的操作，同时将堆栈指针向前和向后移动，写入堆栈值。

然而，编译器完全无法看穿这一点，因此请注意这一点。

- glades