引用限定的成员函数设计在 const rvalues 上中断答案

【问题标题】：Ref-qualified member functions design breaks on const rvalues引用限定的成员函数设计在 const rvalues 上中断
【发布时间】：2015-01-15 21:26:53
【问题描述】：

我有一个Maybe 类，它是一个可能包含给定类型的基于堆栈的类。我们有某些函数返回一个包含可变或常量引用的Maybe。这主要是为了减少样板文件、查找和不需要的副本。

Map<String, Foo> map;

// Normal C++
auto it = map.find("foo");
if (it != map.end())
  doStuff(*it);

// Has an extra lookup, bad
if (map.contains("foo"))
  doStuff(map.get("foo"));

// Uses Maybe
if (auto val = map.maybe("foo"))
  doStuff(*val);

// Also possible:
// apply calls the function with *this as argument if this is valid
map.maybe("foo").apply(&doStuff);

但是，当map 是临时的时，这是有问题的：

Map<String, Foo> map;
Map<String, Foo> getMap() { return map; } // Returns a copy of map

if (auto val = getMap().maybe("foo")) // Returns Maybe<Foo&> to temporary
  doStuff(*val); // Very bad, *val has already been deleted

另一方面，因为Maybe<Foo> 可以从Maybe<Foo&> 构造（通常，Maybe<T2> 可以从Maybe<T> 构造，如果T2 可以从T 构造）那么如果我写这个，它不是问题。

if (Maybe<Foo> val = getMap().maybe("foo"))
  doStuff(*val); // OK, val contains a copy

在一位同事偶然发现这个问题后，我有了一个绝妙的主意，即在可能返回 Maybe<T&> 的地方使用 ref 限定的成员函数，而不是返回 Maybe<T>，如果它是一个右值。

Maybe<Val> Map<Key, Val>::maybe(Key const& key) &&;
Maybe<Val const&> Map<Key, Val>::maybe(Key const& key) const&;
Maybe<Val &> Map<Key, Val>::maybe(Key const& key) &;

但是对于const&&;，我很难弄清楚该怎么做

如果没有，它将调用const& 版本，这很糟糕，因为这会返回一个引用。

我考虑将&& 版本设为const&& 版本以避免重复；但是，那么我需要复制，而不是移动内部值。而且我对const&& 的语义还不够了解，无法知道const_cast 在内部是否可以接受，或者当我对const&& 进行变异时，这是否会导致疯狂和歇斯底里。如果不需要，我宁愿不必编写此函数的两个副本。

在这种情况下，通常的最佳做法是什么？我需要编写所有 4 个函数吗？或者我可以用 3 理智地逃脱吗？

有没有更好的方法来避免这个悬空引用问题？这只是一个问题，因为auto 通常会剥离引用，所以你不会意外地引用临时的，但是因为Maybe 的类型已经是一个普通值，它只是包装了一个引用类型，它有可能射中自己的脚。只是说“那么在那种情况下不要使用auto”很诱人，但仍然很容易不小心搞砸，我宁愿很难做错事。

【问题讨论】：

这个问题可能有太多的上下文，但我试图避免出现 XY 问题场景。
你有什么理由不只是deleteconst&&-variant？我的意思是，这似乎是病态的。另外，我不确定如何在不故意转换为 const&& 或从其他品种之一隐式转换的情况下获得 const&&...
我并没有真正想到 delete 它，但我也不确定这是可以接受的行为，或者是否会令人惊讶。
@Deduplicator 给定类似const Map<Key, Val> f(); 的东西，f().maybe("key") 将调用const&&-qualified maybe。 const&& 不会出现在典型的程序中，因为我们大多数人都意识到从函数返回 const T 是一个坏主意，即使当 T 是类类型时语言确实允许它。
@Casey：谢谢，所以即使我忘记了获得它的所有方法，它仍然是病态的。只是delete-ing 它看起来仍然是确保正确的方法，即使使用健全的 API 也不会有意外调用它的危险。

标签： c++ c++11 reference

【解决方案1】：

无论如何，你不可能在好的代码中得到const&&。

唯一的方法是

调用返回const T 的函数。（无论如何，拥有这样的返回类型是个坏主意。）
调用返回const T&& 的函数。（二托。）
故意转换为const&&。（无论如何你都不会这样做。）
来自&& 的隐式转换。（这不会发生，因为您有一个通过 r 值引用接受的重载。）

因此，如果您想对 API 进行防弹，正确的方法就是 delete-ing 过载：

Maybe<Val &> maybe(Key const& key) const&& = delete;

【讨论】：

【解决方案2】：

我认为这不是一个真正的问题。考虑程序

#include <map>
#include <cstdio>
int main() {
  int& x = std::map<int, int>{{3, 4}}[3];
  printf("%d\n", x);
}

参考x 将在地图被破坏后悬空（使最后一行未定义行为）。标准库没有采取任何措施来防止这种情况发生。

我也从未听说有人不小心犯了这种错误。

你的地图也是一样的情况。

IMO，根据地图的值类别返回 Maybe<Val> 或 Maybe<Val&> 太令人困惑了。每次在临时对象上调用 .maybe 时请三思。

【讨论】：