基于范围的临时对象答案

【问题标题】：temporary object in range-based for基于范围的临时对象
【发布时间】：2012-04-26 13:47:44
【问题描述】：

我知道一般来说，基于范围的for 循环中的临时生命周期会扩展到整个循环（我已阅读C++11: The range-based for statement: "range-init" lifetime?）。因此，做这样的事情通常是可以的：

for (auto &thingy : func_that_returns_eg_a_vector())
  std::cout << thingy;

现在，当我尝试做一些我认为与 Qt 的 QList 容器相似的事情时，我遇到了内存问题：

#include <iostream>
#include <QList>

int main() {
  for (auto i : QList<int>{} << 1 << 2 << 3)
    std::cout << i << std::endl;
  return 0;
}

这里的问题是 valgrind 在 QList 类中的某处显示无效的内存访问。但是，修改示例以将列表存储在变量中会提供正确的结果：

#include <iostream>
#include <QList>

int main() {
  auto things = QList<int>{} << 1 << 2 << 3;
  for (auto i : things)
    std::cout << i << std::endl;
  return 0;
}

现在我的问题是：在第一种情况下我是否在做一些愚蠢的事情，导致例如未定义的行为（我没有足够的经验阅读 C++ 标准来为自己回答这个问题）？或者这是我如何使用QList 或QList 是如何实现的问题？

【问题讨论】：

标签： c++ qt c++11

【解决方案1】：

由于您使用的是 C++11，you could use initialization list instead。这将通过 valgrind：

int main() {
  for (auto i : QList<int>{1, 2, 3})
    std::cout << i << std::endl;
  return 0;
}

该问题与基于范围的甚至 C++11 并不完全相关。下面的代码演示了同样的问题：

QList<int>& things = QList<int>() << 1;
things.end();

或：

#include <iostream>

struct S {
    int* x;

    S() { x = NULL; }
    ~S() { delete x; }

    S& foo(int y) {
        x = new int(y);
        return *this;
    }
};

int main() {
    S& things = S().foo(2);
    std::cout << *things.x << std::endl;
    return 0;
}

无效读取是因为来自表达式S()（或QList<int>{}）的临时对象在声明后被破坏（遵循C++03和C++11 §12.2/5），因为编译器没有想法foo()（或operator<<）方法将返回该临时对象。所以你现在指的是释放内存的内容。

【讨论】：

感谢您的澄清。愚蠢的我，当然我应该首先使用初始化列表——我不知何故根本没有考虑过。可能是由于 Qt 的示例总是在类似情况下使用 <<。
嗯，看来 C++11 支持仅在 Qt 4.8 及更高版本中可用。但对于这种情况，我可以轻松地使用标准库中的容器。
可以通过转换为QList<int> const&（即写for (auto i : static_cast<QList<int> const&>(QList<int>{} << 1 << 2 << 3))）来规避这个问题吗？这样，如果我正确阅读了第 6.5.4 节，它将绑定到 for 循环初始化中的 const 引用，而这反过来又会将临时变量的生命周期延长到循环范围。
我无法评论有效性，但 valgrind 说 no, you cannot :)
这里的真正问题是QList的operator<<返回类型（非const左值引用）。 for (auto i : QList<int>{}) 不使用 << 很好，因为 QList 实例是一个右值，并且可以很好地与 auto&& 的语义配合使用。

【解决方案2】：

编译器不可能知道作为对operator << 的三次调用结果的引用绑定到临时对象QList<int>{}，因此临时对象的生命周期不会延长。编译器不知道（也不能期望知道）函数的返回值，除了它的类型。如果它是一个引用，它不知道它可能绑定到什么。我很确定，为了应用延长生命的规则，绑定必须是直接的。

这应该有效，因为列表不再是临时的：

#include <iostream>
#include <QList>

int main() {
  auto things = QList<int>{};
  for (auto i : things << 1 << 2 << 3)
    std::cout << i << std::endl;
  return 0;
}

这应该可行，因为绑定是直接的，因此可以应用规则：

#include <iostream>
#include <QList>

int main() {
  for (auto i : QList<int>{1, 2, 3})
    std::cout << i << std::endl;
  return 0;
}

【讨论】：