返回本地对象的const引用时会发生什么？

Question

返回本地对象的const引用时会发生什么？

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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引用应该扩展临时对象的生命周期。

这段代码会产生未定义的行为输出。所以没有生命周期延长。

为什么？我的意思是有人能够逐步解释发生了什么吗？

我的推理链哪里错了？

foo()：

1. A(32) - 构造函数 2. return A(32) - 创建一个对本地对象的const引用并返回 3. A a = foo(); - a被foo()返回的值初始化，返回的值超出了作用域（超出了表达式），被销毁，但a已经初始化；

（实际上，在复制构造函数之前调用了析构函数）

foo_2():

1. return 6 - 隐式创建类型为A的临时对象，创建对该对象的const引用（扩展其生命周期）并返回 2. A a = foo(); - a被foo()返回的值初始化，返回的值超出了作用域（超出了表达式），被销毁，但a已经初始化；

（实际上，在复制构造函数之前调用了析构函数）

- Alexander

1

"const引用应该延长临时对象的生命周期" <- 嗯，当涉及到对象生命周期时，非const和const引用是相等的，都不会延长它。 - Giel

2

我认为这就是亚历山大所说的延长生命周期的内容：http://herbsutter.com/2008/01/01/gotw-88-a-candidate-for-the-most-important-const/ - vmpstr

3

@Giel：不对。常量引用可以延长临时对象的生命周期。在处理临时对象时，常量引用和非常量引用是非常不同的。在这种情况下，它的工作方式与OP所期望的不同。 - AnT stands with Russia

@AndreyT：没错，vmpstr提供的链接解释得很好。但在OP的情况下，引用是返回的临时对象，而不是被引用的对象。因此，如预期的那样，它不会延长临时对象的生命周期超出生成它的范围。我相信后者在所有情况下仍然是正确的：本地对象（临时或作为局部变量）不会在其范围之外存活。 - Giel

不，它们并没有超出其范围，但通常它们的尸体仍然存在并且“似乎”在运行和操作，这可能会让人感到困惑，因为在某些情况下返回引用“似乎正常工作”，而在其他情况下则不是。虽然这需要额外的工作，但为了防止这种混淆（以及使用过时指针的混淆），我喜欢在析构函数中将成员指针设置为NULL，并在某些情况下将成员变量设置为安全的无效状态，这样如果有人尝试使用已删除的对象，就会立即显现出来。 - phonetagger

2个回答

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你误解了“函数退出前”的含义。如果你真的想要使用const引用来延长一个对象在foo函数之外的生命周期，可以使用以下方式：

A foo() {
    return A(32);
}
int main() {
    const A& a = foo();
}

如果您希望以您期望的方式扩展事物，则必须通过值从foo返回，然后使用const引用引用返回值。

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之外存活，因此您不应该在foo或foo的返回类型中使用const&(或&)。第一次提到const&应该在main中，因为那是应该使对象保持活动状态的函数。

您可能认为这种按值返回的代码很慢，因为似乎会复制A，但这是不正确的。在大多数情况下，编译器只能构造A一次，在其最终位置（即调用函数的堆栈上），然后设置相关引用。

- Aaron McDaid

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可以查看英文原文，
原文链接

- AnT stands with Russia · Accepted Answer

针对每个具体的上下文，临时生存期延长的规则在语言规范中有明确说明。规范指出：

12.2 临时对象

5 第二种情况是当引用绑定到临时对象时。[...] 在函数返回语句（6.6.3）中绑定到返回值的临时对象将持续到函数退出。 [...]

您的临时对象在函数退出时被销毁。这发生在接收方对象初始化之前。

您似乎认为您的临时对象应该比那更长寿。显然，您试图应用规则，即临时对象应该存活到完整表达式的结尾。但是，该规则不适用于在函数内创建的临时对象。这些临时对象的生命周期受其自己的专用规则控制。

如果有人试图使用返回的引用，则您的 foo 和 foo_2 都会产生未定义行为。