为什么我的字符串引用成员变量在 C++ 中设置为空字符串？答案

【问题标题】：Why is my string reference member variable set to an empty string in C++?为什么我的字符串引用成员变量在 C++ 中设置为空字符串？
【发布时间】：2015-03-11 16:43:35
【问题描述】：

考虑以下代码：

class Foo
{
private:
    const string& _bar;

public:
    Foo(const string& bar)
        : _bar(bar) { }

    const string& GetBar() { return _bar; }
};

int main()
{
    Foo foo1("Hey");
    cout << foo1.GetBar() << endl;

    string barString = "You";
    Foo foo2(barString);
    cout << foo2.GetBar() << endl;
}

当我执行这段代码时（在 VS 2013 中），foo1 实例的_bar 成员变量中有一个空字符串，而foo2 的相应成员变量包含对值“You”的引用。 为什么会这样？

更新：我当然在这个例子中使用了 std::string 类。

【问题讨论】：

因为第一个指向一个临时字符串，该字符串在调用 Foo 构造函数后立即被销毁。（从 (c-)string 文字 "Hey" 创建的临时 std::string）
只是指出，如果你使用const char *，第一种情况就可以了，因为字符串文字永远存在。
顺便说一句，如果您的构造函数采用非常量参数，第一个版本将无法编译，因为您无法将临时对象绑定到非常量引用。
@Borgleader 是的，我知道，这就是我将其设为 const 的原因 :-)

标签： c++ string reference pass-by-reference

【解决方案1】：

对于Foo foo1("Hey")，编译器必须执行从const char[4] 到std::string 的转换。它创建了一个std::string 类型的prvalue。这一行相当于：

Foo foo1(std::string("Hey"));

从prvalue 到bar 发生引用绑定，然后从bar 到Foo::_bar 发生另一个引用绑定。这里的问题是std::string("Hey") 是一个临时的，当它出现的完整表达式结束时会被销毁。即分号后，std::string("Hey") 将不存在。

这会导致 悬空引用，因为您现在有 Foo::_bar 引用已被销毁的实例。当您打印字符串时，您会因使用悬空引用而导致 未定义的行为。

Foo foo2(barString) 行很好，因为barString 在foo2 初始化之后存在，所以Foo::_bar 仍然引用std::string 的有效实例。由于初始化程序的类型与引用的类型匹配，因此未创建临时对象。

【讨论】：

感谢您的详细解释 - 显然有很多事情我还没有完全理解，尤其是prvalue 和引用绑定。我会调查的。

【解决方案2】：

您正在使用foo1 引用在行尾被销毁的对象。在foo2 中，barString 对象仍然存在，所以引用仍然有效。

【讨论】：

【解决方案3】：

是的，这就是C++和理解的奇迹：

对象的生命周期
该字符串是一个类，而文字字符数组不是“字符串”。
隐式构造函数会发生什么。

无论如何，字符串是一个类，“嘿”实际上只是一个字符数组。因此，当您使用想要引用字符串的“Hey”构造 Foo 时，它会执行所谓的隐式转换。这是因为string 有一个来自字符数组的隐式构造函数。

现在针对对象的生命周期问题。为您构建了这个字符串，它住在哪里，它的生命周期是什么。实际上对于那个调用的值，这里是 Foo 的构造函数，以及它调用的任何东西。所以它可以调用各种函数，并且该字符串是有效的。

但是，一旦调用结束，对象就会过期。不幸的是，您已经在类中存储了对它的 const 引用，并且您可以这样做。编译器不会抱怨，因为您可能会存储一个 const 引用来指向一个寿命更长的对象。

不幸的是，这是一个令人讨厌的陷阱。我记得有一次我故意给了我的构造函数，它真的想要一个 const 引用，一个非常量的引用，目的是确保这种情况不会发生（也不会收到临时的）。可能不是最好的解决方法，但它在当时有效。

大多数时候你最好的选择就是复制字符串。它比你想象的要便宜，除非你真的处理很多很多。在你的情况下，它可能实际上不会复制任何东西，编译器无论如何都会偷偷移动它制作的副本。

您还可以对字符串进行非常量引用并“交换”它

在 C++11 中，还有一个使用移动语义的选项，这意味着传入的字符串将变为“已获取”，本身无效。当您确实想要使用临时对象时，这尤其有用，您的示例就是一个例子（尽管大多数临时对象是通过显式构造函数或返回值构造的）。

【讨论】：

【解决方案4】：

问题是在这段代码中：

Foo foo1("Hey");

从字符串文字"Hey"（原始char 数组，更准确地说是const char [4]，考虑到Hey 中的三个字符和终止\0）一个临时 em> std::string 实例被创建，并被传递给Foo(const string&) 构造函数。

这个构造函数将一个reference保存到这个temporary字符串到const string& _bar数据成员中：

Foo(const string& bar)
        : _bar(bar) { }

现在，问题是您将 reference 保存到 temporary 字符串。所以当临时字符串"evaporates"（在构造函数调用语句之后），引用就变成了dangling，即它引用了("points to...") 一些垃圾。
所以，你会招致未定义的行为（例如，在带有 g++ 的 Windows 上使用 MinGW 编译你的代码，我有不同的结果）。

相反，在第二种情况下：

string barString = "You";
Foo foo2(barString);

您的foo2::_bar 引用关联到（“指向”）barString，这不是临时的，而是main() 中的一个局部变量.因此，在构造函数调用之后，当您使用 cout << foo2.GetBar() 打印字符串时，barString 仍然存在。

当然，要解决这个问题，您应该考虑使用 std::string 数据成员，而不是引用。
这样，字符串将被深度复制到数据成员中，即使构造函数中使用的输入源字符串是临时的（并且“蒸发” em> 在构造函数调用之后）。

【讨论】：