C++ 引用和瞬态对象答案

【问题标题】：C++ references and transient objectsC++ 引用和瞬态对象
【发布时间】：2019-07-12 15:14:10
【问题描述】：

我目前正在开发一个特定的嵌入式系统（使用 C++），其中没有太多内存。因此，使用 new/delete 是不可能的。我确实设置了一些内存管理系统，但是，我正在探索一些其他方法来解决某些问题（与内存管理不完全相关，但这在这里并不重要）。搜索时，弹出了一个相当简单的问题，但我仍然不能 100% 确定答案，所以我想听听专家的意见。

我最后的问题实际上是关于 C++ 中的引用，以及瞬态对象的功能。

class Obj
{
    // id is automatically set, starting from 1, step by 1
    public: const int id = ...;

        // other unrelated stuff in the class
};

class Test
{
    public: Obj& obj;
    public: Test(Obj&& o) : obj(o) { }
};

void test()
{
    Obj o1; // id is 1
    Obj o2; // id is 2

    Test t = Obj(); // [*] id of this transient obj is 3

    cout << t.obj.id << endl; // prints 3, as expected?
}

我知道右值引用是左值（因为它们是命名对象，而命名对象总是左值），因此 Test 类没问题并且没有错误（编译错误）。但是，据我所知，瞬态对象 Obj()（标有 *）应该在 ; 之后被销毁。在同一行，所以如果我是正确的，那么之后的测试对象“t”应该对被破坏的对象有一个无效的引用。并且 3 打印实际上是出乎意料的行为，但意外的是它仍然有 3 写入它的内存位置，我在打印它时正在访问它。这是实际发生的事情，还是我缺乏看到/知道的其他事情？是否有某种机制来检测这种情况并延长/延长对象的生命周期，直到引用它的对象也被销毁（在本例中，延长 Obj() 的生命周期直到函数测试结束（ )，当 't' 被破坏时)？

【问题讨论】：

这是实际发生的情况吗，[...]？ 是的。你只是“幸运”它成功了。
为什么将右值引用作为构造函数参数？在这种情况下，普通的绝对没问题。
@Aconcagua 我总是用外部的右值调用构造函数。我知道这看起来很傻，是的，我可以用 new 完成所有这些操作，并使用指针而不是引用，但我不能使用 new（我试图尽可能避免它，所以我正在寻找其他一些解决方案）。
@Vlladz 我不是在谈论指针，而是在谈论引用。 Test(Obj& o) : obj(o) { } 也会做同样的事情——甚至早在 r 值引用之前就已经存在了……
@Aconcagua 在这种情况下，我不能传递右值，只能传递左值，而且我总是将右值传递给构造函数。例如。如果我切换到您的解决方案，我将无法传递我真正需要的 Obj()。

标签： c++ reference

【解决方案1】：

所谓的“瞬态对象”的标准名称是“临时对象”。

然而，据我所知，瞬态对象 Obj()（标有 *）应该在 ; 之后被销毁。在同一行，所以如果我是正确的，那么之后的测试对象“t”应该对被破坏的对象有一个无效的引用。而3打印其实是出乎意料的行为

你是对的。引用无效。行为未定义。

临时生命周期延长到完整表达式的末尾。除非它被绑定到一个引用并且如果引用的生命周期更长，在这种情况下生命周期会延长到引用的生命周期。

在这种情况下，临时值绑定到作为构造函数参数的引用，其生命周期不会延长超过调用构造函数的完整表达式。

是否有某种机制来检测这种情况并延长/延长对象的生命周期，直到引用它的对象也被销毁（在此示例中，延长 Obj() 的生命周期直到结束函数 test()，当 't' 被破坏时）？

是的！该机制是类成员。与与对象无关的临时对象不同，成员对象的寿命至少与包含它们的对象一样长。

struct Test
{
    Obj obj;
};

Test t{};

【讨论】：

谢谢！当然，构造函数参数，这很有意义！那显然是在烦我。至于类成员，我忘了提及，我确实需要外部人员通过构造函数将参数传递给类（它始终是右值），但是，我不希望使用 copy/ 完成任何复制/移动移动构造函数，所以在这种情况下，这就是我使用引用而不是常规成员的原因。当然，你可能会问我为什么需要这个，这一切都可以用一个简单的 new & 指针来解决，但正如我所说，我不能使用 new。

【解决方案2】：

让我稍微修改一下您的示例。我删除了const 并向Obj 添加了一个析构函数。如您所见，该对象已被销毁。在您的情况下，如果没有析构函数，id 不会被覆盖，但您不能依赖它。

class Obj {
private:
    static int next;
public:
    int id;
    Obj() {
        id = next;
        ++next;
    }
    ~Obj() {
        id = 42;
    }
};
int Obj::next = 1;

class Test {
public:
    Obj& obj;
    Test(Obj&& o) : obj(o) { }
};

void test() {
    Obj o1; // id is 1
    Obj o2; // id is 2
    Test t = Obj(); // id is 3
    cout << t.obj.id << endl; // prints 42
}

[编辑]

最好在Obj 中添加一个复制构造函数并修改Test 以存储给定的常量引用对象的副本。

class Obj {
private:
    static int next;
public:
    int id;
    Obj() {
        id = next;
        ++next;
    }
    Obj(const Obj& x) {
        id = next;
        ++next;
    }
    ~Obj() {
        id = 42;
    }
};
int Obj::next = 1;

class Test {
public:
    Obj obj;
    Test(const Obj& o) : obj(o) {}
};

void test() {
    Obj o1; // id is 1
    Obj o2; // id is 2
    Test t = Obj(); // id is 3
    cout << t.obj.id << endl; // prints 4
}

【讨论】：