C++ 中的临时对象答案

【问题标题】：Temporary objects in C++C++ 中的临时对象
【发布时间】：2013-10-18 18:29:54
【问题描述】：

我正在通过引用返回并遇到临时对象。我不明白如何识别它们。请用这个例子解释：

如果a 和b 是同一类的对象，请考虑二进制operator+。如果在f(a+b) 等表达式中使用它，那么a+b 将成为临时对象，而f 必须是f(const <class name>&) 或f(<class name>) 的形式。它不能是f(<class name>&) 的形式，但是(a+b).g() 完全可以，g() 甚至可以更改a+b 返回的对象的内容。

【问题讨论】：

显示代码总比喋喋不休...
您可能想让问题更清楚，也许通过显示一段代码来显示问题。
我认为问题基本上是“为什么表达式 f(a+b) 会导致临时对象，而 (a+b).g() 不会？还有什么会导致表达式产生临时对象？”
@g-makulik 根据我刚刚添加的对问题的理解，问题是提问者不知道涉及什么代码。您如何确定哪些类型的代码会产生临时对象？如果问题是“涉及哪些类型的代码”，提问者可以提供什么代码？
@BlueMonkMN 太好了！我也大致了解了这一点，但只是认为出于教学原因强制 OP 发布真实代码会更好。

标签： c++ reference return

【解决方案1】：

当您说f(a + b) 时，f 的参数需要绑定到调用函数的值，并且由于该值是右值（即具有非引用返回类型的函数调用的值)*，参数类型必须是 const-lvalue-reference、rvalue-reference 或 non-reference。

相比之下，当你说(a + b).g()时，临时对象被用作成员函数调用中的隐式实例参数，它不关心值类别。可变值绑定到非 const 和 const 成员函数，而 const 值仅绑定到 const 成员函数（volatile 也是如此）。

实际上，C++11确实添加了一种方法来限定隐式实例参数的值类别，如下所示：

struct Foo()
{
    Foo operator+(Foo const & lhs, Foo const & rhs);

    void g() &;     // #1, instance must be an lvalue
    void g() &&;    // #2, instance must be an rvalue
}

Foo a, b;

a.g();            // calls #1
b.g();            // calls #1
(a + b).g();      // calls #2

*) 对于本例中的重载运算符就是这种情况，对于内置的二元运算符也是如此。您当然可以创建产生左值的重载运算符，尽管违反常见约定可能会被认为非常令人困惑。

【讨论】：

请原谅我的无知，但什么是“prvalue”？错字，或者实际上是一个新术语？
@quetzalcoatl 这是C++11中引入的一个术语，意思是纯右值。 cppreference 有一些信息。
@DyP：我也将 OP 的声明视为他的 a + b 确实是一个右值的暗示。是的，我可能应该尝试做一个更普遍的真实陈述......我会在最后添加一个注释。
由于(a+b)（如原始问题所示）可以表现为右值或左值，究竟是什么决定了调用哪个g？我错过了什么吗？
@BlueMonkMN：你的重载运算符的定义决定了它的返回值的值类别。我将 OP 的断言作为他的操作员“照常”行为的暗示，即产生一个右值。

【解决方案2】：

您的困惑不是因为您无法识别临时对象，在这两种情况下a+b 的结果都是临时对象，而是错误地假设非 const 方法需要左值并且不接受临时对象，这是不正确的。

【讨论】：

如果方法f(T& t)修改了t并且a + b作为t传递给f，它将调用UB。大多数编译器会捕获它并阻止它编译，除非定义了 f(const T& t) 以便可以正确调用 f(a + b)。

【解决方案3】：

对于一个简单的案例，请考虑以下代码：

int func(int lhs, int rhs)
{
    return lhs + rhs;
}

int main() {
    int a = 1, b = 2, c = 3;
    return func(a * c, b * c);
}

因为 func 需要两个整数，所以程序必须计算 a * c 和 b * c 的值并将它们存储在某个地方——它不能将它们存储在 a 或 b 或 c 中。所以生成的代码等价于：

int lhsParam = a * c;
int rhsParam = b * c;
return func(lhsParam, rhsParam);

同样，在func() 的末尾，我们返回一个计算值lhs + rhs。编译器必须将其存储在新的位置。

对于整数等，这似乎很简单，但请考虑

int function(std::string filename);
function("hello");

filename 必须是 std::string，但您传递了 const char*。那么编译器的作用是：

std::string filenameParam = "hello"; // construct a new object
function(filenameParam);

就像前面的示例一样，但这次希望更清楚的是我们正在构建一个临时对象。

注意：称它们为“somethingParam”的约定只是为了在此答案中清晰。

【讨论】：