我在解释 N4140 第 8.5.3/5 段中的要点（5.2.1.1）时遇到了一些困难

Question

下面的sn-p编译

#include <iostream>
int& f() { static int i = 100; std::cout << i << '\n'; return i; }

int main()
{
    int& r = f();
    r = 101;
    f();
}

并打印值 (live example)

100
101

现在，阅读 N4140 中的 §8.5.3/5，我可以看到它编译是因为要点 (5.1.1)，即引用是左值引用，初始化表达式是左值和 @987654325 @ 与 int （或 int& - 我不确定我应该在这里使用哪一个）引用兼容。

要点 (5.1) 和 (5.1.1)：

——如果引用是左值引用和初始化表达式

 — is an lvalue (but is not a bit-field), and “cv1 T1” is reference-compatible with
   “cv2 T2,” or ...

现在假设我将声明int& r = f(); 中的左值引用更改为右值引用，即int&& r = f();。我知道代码不会编译，因为右值引用不会绑定到左值。但我很好奇的是，如何使用标准得出这个结论？

我会解释我的困难：

1. 显然int&& r = f(); 已被项目符号 (5.2) 所涵盖，因为该引用是一个右值引用。

要点（5.2）：

— 否则，引用应为对 a 的左值引用 非易失性 const 类型（即 cv1 应为 const），或引用 应该是一个右值引用。

1. 原则上，我会说 (5.2.1.1) 支持这种初始化，因为初始化程序是一个函数左值并且int 与int（或int&）的引用兼容。

要点 (5.2.1) 和 (5.2.1.1)：

——如果初始化表达式

— is an xvalue (but not a bit-field), class prvalue, array prvalue or function
  lvalue and “cv1 T1” is reference-compatible with “cv2 T2”, or ...

编辑

我已经逐字包含了 N4140 (C++14) 中的项目符号点，它们等同于 N3337 (C++11) 中的类似项目符号点。

Answer 1

初始化表达式是一个左值，int 与 int （或 int& - 我不确定我应该在这里使用哪一个）引用兼容。

引用兼容性是应用于所引用类型的关系，而不是引用类型。例如，[dcl.init.ref]/5 讨论了“通过 cv2 T2 类型的表达式对类型 cv1 T1 的引用”，以及稍后比较例如“其中T1 与T2 没有引用相关”。

表达式f() 的类型只是int，尽管f 的返回类型是int&。当我们观察表达式时，表达式根本没有引用类型^(*);引用被剥离并用于确定值类别（参见 [expr]/5）。对于int& f()，表达式f() 是一个左值；对于int g()，表达式g() 是一个右值。

_{^(*)准确地说，表达式can have reference type in the Standard，但仅作为“初始”结果类型。引用在“任何进一步分析之前”被删除，这意味着这个引用根本无法通过类型观察到。}

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现在假设我将声明int& r = f(); 中的左值引用更改为右值引用，即int&& r = f();。我知道代码不会编译，因为右值引用不会绑定到左值。但我很好奇的是，如何使用标准得出这个结论？

从 cmets 中的讨论看来，混淆似乎是 f() 不是函数左值。诸如“左值”和“右值”之类的值类别是表达式的属性。因此，术语“函数左值”必须指代一个表达式，即具有值类别“左值”的函数类型的表达式。

但表达式f() 是一个函数调用表达式。从语法上讲，它是一个后缀表达式，后缀是函数参数列表。根据 [expr.call]/10:

如果结果类型是左值引用类型或对函数类型的右值引用，则函数调用是左值；如果结果类型是对对象类型的右值引用，则为 xvalue，否则为纯右值。

还有 [expr.call]/3

如果后缀表达式指定了一个析构函数[...]；否则，函数调用表达式的类型是静态选择函数的返回类型 [...]

即表达式f()的（观察到的^见上）类型为int，值类别为“左值”。请注意，（观察到的）类型是not int&。

函数左值例如是一个id-expression，如f，间接函数指针的结果，或产生任何类型函数引用的表达式：

using ft = void();
void f();
ft&  l();
ft&& r();
ft*  p();

// function lvalue expressions:
f
l()
r()
*p()

[expr.prim.general]/8 指定像f 这样的标识符是，作为id-expressions，左值：

identifier 是一个 id-expression，前提是它已被适当地声明。 [...] 表达式的类型是标识符的类型。结果是标识符表示的实体。如果实体是函数、变量或数据成员，则结果为左值，否则为纯右值。

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回到示例int&& r = f();。使用一些 N4296 后的草稿。

[dcl.init.ref]

⁵ 对类型“cv1T1”的引用由类型为的表达式初始化 “cv2T2”如下：

• (5.1) 如果引用是左值引用和初始化表达式

引用是一个右值引用。 5.1 不适用。

• (5.2) 否则，引用应为对 非易失 const 类型（即 cv1 应为 const），或引用 应该是一个右值引用。 [省略示例]

这适用，引用是右值引用。

• (5.2.1) 如果初始化表达式
  • (5.2.1.1) 是一个 xvalue（但不是位域）、类纯右值、数组纯右值或函数左值和 [...]，或者
  • (5.2.1.2) 具有类类型（即，T2 是类类型）[...]

初始化器是int 类型的左值。 5.2.1 不适用。

• (5.2.2) 否则：
  • (5.2.2.1) 如果 T1 或 T2 是类类型 [...]
  • (5.2.2.2) 否则，将创建一个临时类型的“cv1 T1”并从初始化表达式复制初始化 (dcl.init)。然后将引用绑定到临时文件。

最后，5.2.2.2 适用。然而：

如果T1 与T2 引用相关：

• (5.2.2.3) cv1 的 cv 限定应与 cv2 相同或更高；和
• (5.2.2.4) 如果引用是右值引用，则初始化表达式不应是左值。

T1 和T2 是int（f() 的返回类型的引用被移除，仅用于确定值类别），因此它们是引用相关的。 cv1 和 cv2 都是空的。 引用是右值引用，f() 是左值，因此 5.2.2.4 呈现程序格式错误。

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“函数左值”一词出现在 5.2.1.1 中的原因可能与“函数右值”的问题有关（例如，参见N3010 - Rvalue References as "Funny" Lvalues）。 C++03 中没有函数右值，而且委员会似乎不想在 C++11 中引入它们。如果没有右值引用，我认为不可能获得函数右值。例如，您不能强制转换为函数类型，也不能从函数返回函数类型。

可能为了一致性，函数左值可以通过强制转换绑定到对函数类型的右值引用：

template<typename T>
void move_and_do(T& t)
{
    T&& r = static_cast<T&&>(t); // as if moved
}

int i = 42;
move_and_do(i);

move_and_do(f);

但是对于T 是像void() 这样的函数类型，static_cast<T&&>(t) 的值类别是左值（没有函数类型的右值）。因此，对函数类型的右值引用可以绑定到函数左值。