c++ - 列表初始化期间临时对象的生命周期

Question

我一直认为，临时对象会一直存在到完整表达式的末尾。然而，std::vector 和数组的初始化之间有一个奇怪的区别。

请考虑以下代码:

#include <iostream>
#include <vector>

struct ID{ 
  static int cnt;
  // the number of living object of class ID at the moment of creation:  
  int id;

  ID():id(++cnt){}

  ~ID(){
     cnt--;
  }
};

int ID::cnt=0;

int main(){

  int arr[]{ID().id, ID().id};
  std::vector<int> vec{ID().id, ID().id};

  std::cout<<" Array: "<<arr[0]<<", "<<arr[1]<<"\n";
  std::cout<<" Vector: "<<vec[0]<<", "<<vec[1]<<"\n";
}

这个程序的输出有点(至少对我来说)出乎意料:

 Array: 1, 1
 Vector: 1, 2

这意味着，临时对象在 std::vector 的整个初始化过程中是事件的，但在数组的情况下它们是一个接一个地创建和销毁的。我希望临时人员能够生存到完整表达式 int arr[]{ID().id, ID().id}; 完成。

该标准提到了一个关于临时对象的生命周期和数组初始化的异常(exception) (12.2)。但是我不明白它的含义，也不知道为什么在这种特殊情况下应用它:

There are two contexts in which temporaries are destroyed at a different point than the end of the full-expression. The first context is when a default constructor is called to initialize an element of an array. If the constructor has one or more default arguments, the destruction of every temporary created in a default argument is sequenced before the construction of the next array element, if any.

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使用不同编译器的结果概述(MSVS 结果是 NathanOliver 的屈从):

             Array    Vector
clang 3.8    1, 2      1, 2
g++ 6.1      1, 1      1, 2
icpc 16      1, 1      1, 2
MSVS 2015    1, 1      1, 2

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正如 ecatmur 所指出的，对于聚合初始化，braced-init-list 的每个元素都是一个完整表达式，因此以下代码

  struct S{
      int a;
      int b;
  } s{ID().id, ID().id};
  std::cout<<" Struct: "<<s.a<<", "<<s.b<<"\n";

应该将 Struct 1, 1 打印到控制台。这正是 g++ 编译的程序所做的。但是，clang 似乎有一个错误 - 生成的程序打印 Struct 1, 2。

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已向 clang 报告了一个错误:https://llvm.org/bugs/show_bug.cgi?id=29080

Answer 1

这是core issue 1343 "Sequencing of non-class initialization" , 于 2016 年 11 月被论文 P0570R0 接受为缺陷报告.提议的决议是 C++17 的一部分，但因此不是 C++14 的一部分，因此(除非委员会决定发布 C++14 的更正)这是 C++17 和 C+ 之间的区别点+14。

C++14

根据C++14标准的规则，正确的输出是数组1, 1和 vector 1, 2；这是因为构造 vector (包括从braced-init-list)需要调用构造函数，而构造数组则不需要。

控制这一点的语言在 [intro.execution] 中:

10 - A full-expression is an expression that is not a subexpression of another expression. [...] If a language construct is defined to produce an implicit call of a function, a use of the language construct is considered to be an expression for the purposes of this definition. [...]

这作为一个顶级概述很好，但它留下了一些未回答的问题:

• 准确地说，哪个语言构造算作产生函数隐式调用的构造；
• 实际上算作函数的隐式调用；大概对用户定义的构造函数的调用是对函数的调用，但是默认或定义为默认的构造函数呢？

数组是一个聚合，因此根据[dcl.init.aggr]从一个braced-init-list初始化；这表示每个元素直接从列表的对应元素初始化，因此没有隐式函数调用(至少不对应于整体初始化)。在语法级别，在 initializer ([dcl.init]/1) 中使用 braced-init-list 作为 大括号或相等初始化器，完整表达式是包含在大括号内并用逗号分隔的表达式。在每个完整表达式结束时，临时对象的析构函数都需要运行，因为 [class.temporary] 中提到的三个上下文都不是这里的情况。

vector 初始化的情况不同，因为您使用的是 initializer_list 构造函数，因此会发生函数的隐式调用(即 initializer_list 构造函数) ;这意味着在整个初始化过程中存在一个隐式的完整表达式，因此只有在 vector 的初始化完成时才会销毁临时对象。

令人困惑的是，[dcl.init.list] 说您的代码“大致相当于”:

const int __a[2] = {int{ID().id}, int{ID().id}};  // #1
std::vector<int> vec(std::initializer_list<int>(__a, __a + 2));

但是，这必须在上下文中读取 - 例如，支持 initializer_list 的数组的生命周期受 vector 初始化的限制。

这在 C++03 中要清楚得多，在 [intro.execution] 中有:

13 - [Note: certain contexts in C++ cause the evaluation of a full-expression that results from a syntactic construct other than expression (5.18). For example, in 8.5 one syntax for initializer is ( expression-list ) but the resulting construct is a function call upon a constructor function with expression-list as an argument list; such a function call is a full-expression. For example, in 8.5, another syntax for initializer is = initializer-clause but again the resulting construct might be a function call upon a constructor function with one assignment-expression as an argument; again, the function call is a full-expression. ]

这一段是从 C++11 中完整删除的；这是根据 CWG 392 的决议.由此产生的困惑可能不是故意的。

C++17

在 P0570R0 之后，[intro.execution] 声明 full-expression 是:[...]

• an init-declarator ([dcl.decl]) [...] including the constituent expressions of the initializer, or [...]
• an expression that is not a subexpression of another expression and that is not otherwise part of a full-expression.

所以在 C++17 中，完整的表达式是 arr[]{ID().id, ID().id} 和 vec{ID().id, ID().id} 分别正确的输出是 1, 2 在每种情况下，因为第一个临时 ID 的销毁推迟到完整表达式的结尾。