传递对 C++ 构造函数的引用

Question

我有this code:

#include <iostream>
using namespace std;

struct X {
    int a = 1;
};

struct Y {
    X &_x;
    Y(X &x) : _x(x) {}
};

// intentionally typoed version of Y, without the reference in the constructor
struct Z {
    X &_x;
    Z(X x) : _x(x) {}
};

int main() {
    X x;
    Y y(x);
    Z z(x);
    cout << "x:   " << &x << endl;
    cout << "y.x: " << &y._x << endl;
    cout << "z.x: " << &z._x << endl;
}

我一直发现自己忘记了这种格式的类的构造函数中的&。

这会输出以下内容：

x:   0xbfa195f8
y.x: 0xbfa195f8
z.x: 0xbfa195fc

为什么y 和z 的行为不同？

为什么在Y的构造函数中用X类型的实例初始化X &_x成员不会出错？

Answer 1

您的代码接近于未定义行为：您正在绑定对对象 (x) 的引用，当 Z 的构造函数返回时超出范围，这使其成为悬空引用。您以后不要尝试取消引用它，这就是 UB 没有出现的原因。但是尝试读出z.x 的值而不是读取它的地址，例如，将是UB。

赋值引用不会出错的原因是允许左值引用绑定到左值，而x是左值。编译器不需要判断你是否要访问_x，即使之后 Z的构造函数返回（其实一般情况下这恐怕是不可能的）。

但是，当您尝试将引用绑定到本地对象时，一个体面的编译器至少应该发出警告：尝试使用/Wall 选项进行编译，您应该会得到一个。

关于y.x 和z.x 之间的输出差异：嗯，您打印的是这些变量的地址，而不是它们的值，并且引用只是它们引用的变量的别名。因此，获取引用的地址与获取它所绑定的变量的地址产生相同的结果。

在z 的情况下，引用z.x 未绑定到您在main() 中声明的变量x（与y.x 不同），而是（实际上）绑定到一个对象它已经超出范围并持有Z 的构造函数的参数（按值传递会创建参数的副本，z 的引用是该副本的别名）。因此，& 运算符返回一个不同的地址。

Answer 2

为什么y和z的行为不同？

因为Y 通过引用获取参数，Z 没有。 Y 对原始对象进行操作，Z 对副本进行操作。

为什么在 Y 的构造函数中用 X 类型的实例初始化 X &_x 成员不会出错？

诊断不是强制性的。超出构造函数的范围，引用Z::_x 无效。所以访问它是无效的（但是在构造函数内部访问_x是可以的）。

Answer 3

在调用构造函数时会创建对象的副本，因此 z.x 的输出不同。该对象的生命周期非常有限——它只存在于构造函数中。这是未定义的行为，引用将无效。

为防止在您的应用程序中出现此类行为，最好将复制构造函数和赋值运算符标记为私有。