为什么结构化绑定将变量作为值而不是引用引入？

Question

我正在学习结构化绑定声明。我的理解是，在auto& [x, y] = expr; 中，变量x 和y 被引入类型“引用std::tuple_element<i, E>::type”（对于i=0, 1 和E 是不可见变量e 的类型）。而且，这些变量都是用get<i>(e)初始化的。

所以，如果我使用 auto& 并且 get<> 返回一个值（不是引用），它不应该编译，因为您不能将左值绑定到临时值。但是，以下示例在 GCC、Clang 和 Visual Studio 的某些版本中为我构建：

#include <cstddef>
#include <tuple>
#include <type_traits>

struct Foo {
    template<std::size_t i>
    int get() { return 123; }
};

namespace std {
    template<> struct tuple_size<Foo> : integral_constant<size_t, 1> {};
    template<std::size_t i> struct tuple_element<i, Foo> { using type = int; };
}

int main() {
    Foo f;
    auto& [x] = f;
    x++;
}

此外，C++ Insights 清楚地表明，clang 将结构化绑定扩展为：

Foo f = Foo();
Foo & __f17 = f;
std::tuple_element<0, Foo>::type x = __f17.get<0>();
x++;

在这里，它声明x 不是作为引用，而是作为值。这是为什么呢？

我预计左值引用和编译错误：e（上例中的__f17）是左值引用。

Answer 1

这是因为auto& 不适用于结构化绑定。它应用于引用该结构的基础实体。在您的 cppinsights sn-p 中，这将是 __f17。

如果你改用auto [x]，sn-p 会扩展成这样的东西

Foo f = Foo();
Foo __f17 = f; // Difference here
std::tuple_element<0, Foo>::type x = __f17.get<0>();
x++;

绑定本身总是一种对底层对象的引用。但是，cppinsights 代码并不能准确地表示这一点。 C++标准中的相关段落是这么说的

[dcl.struct.bind]

3 否则，如果限定 ID std​::​tuple_­size<E> 命名为 完整类型，表达式std​::​tuple_­size<E>​::​value 应 是一个格式良好的整数常数表达式和个数 标识符列表中的元素应等于该值 表达。 unqualified-id get 在E 的范围内被查找 类成员访问查找，如果找到至少一个 声明，初始化程序是e.get<i>()。否则，该 初始值设定项为get<i>(e)，其中 get 在关联中查找 命名空间。在任何一种情况下，get<i> 都被解释为模板 ID。 [ 注意：不执行普通的非限定查找。 — 尾注 ] 在 无论哪种情况，如果实体 e 的类型是左值，则 e 是左值 参考和 xvalue 否则。给定类型Ti std​::​tuple_­element<i, E>​::​type，每个vi是一个变量类型 “引用Ti”用初始化器初始化，其中 如果初始值设定项是左值并且引用是左值引用 否则为右值引用；引用的类型是Ti。