c++ - 在 C++ 中创建对三元运算符结果的 const 引用是否安全？

Question

这段代码中发生了一些不明显的事情:

float a = 1.;

const float & x = true ? a : 2.; // Note: `2.` is a double

a = 4.;

std::cout << a << ", " << x;

clang 和 gcc 输出:

4, 1

人们会天真地期望相同的值被打印两次，但事实并非如此。这里的问题与引用无关。有一些有趣的规则规定了 的类型？ :。如果两个参数的类型不同并且可以转换，则它们将使用临时对象。引用将指向 的临时值？ :。

上面的示例编译正常，并且在使用 -Wall 编译时可能会或可能不会发出警告，具体取决于您的编译器版本。

下面是一个例子，说明在看起来合法的代码中出错是多么容易:

template<class Iterator, class T>
const T & min(const Iterator & iter, const T & b)
{
    return *iter < b ? *iter : b;
}

int main()
{
    // Try to remove the const or convert to vector of floats
    const std::vector<double> a(1, 3.0);

    const double & result = min(a.begin(), 4.);

    cout << &a[0] << ", " << &result;
}

如果您在这段代码之后的逻辑假设 a[0] 上的任何更改都会反射(reflect)到 result 中，那么在 ?: 创建一个临时的。此外，如果在某个时候你指向 result 并在 result 超出范围后使用它，那么尽管你的原始 a 没有超出范围。

我觉得除了提到的“可维护性和阅读问题”之外，还有不使用这种形式的重要原因 here尤其是在编写模板代码时，您的某些类型及其常量可能不受您的控制。

所以我的问题是，在三元运算符上使用 const & 是否安全？

附言奖励示例 1，额外的并发症(另见 here ):

float a = 0;
const float b = 0;
const float & x = true ? a : b;

a = 4;
cout << a << ", " << x;

clang 输出:

4, 4

gcc 4.9.3 输出:

4, 0

使用 clang 这个例子可以按预期编译和运行，但是使用最新版本的 gcc (

P.S.2 Bonus example 2，非常适合面试 ;) :

double a = 3;

const double & a_ref = a;

const double & x = true ? a_ref : 2.;

a = 4.;

std::cout << a << ", " << x;

输出:

4, 3

Answer 1

首先，条件运算符的结果要么是指定所选操作数的左值，要么是其值来自所选操作数的纯右值。

^{T.C. 指出的异常:如果至少一个操作数是类类型并且有一个转换为引用的运算符，则结果可能是一个左值，指定由该运算符的返回值指定的对象；如果指定的对象实际上是一个临时对象，则可能会导致悬空引用。这是此类提供纯右值到左值隐式转换的运算符的问题，而不是条件运算符本身引入的问题。}

在这两种情况下，将引用绑定(bind)到结果是安全的，将引用绑定(bind)到左值或纯右值的通常规则适用。如果引用绑定(bind)到纯右值(条件的纯右值结果，或从条件的左值结果初始化的纯右值)，纯右值的生命周期将延长以匹配引用的生命周期。

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在你原来的情况下，条件是:

true ? a : 2.

第二个和第三个操作数是:“float 类型的左值”和“double 类型的纯右值”。这是 cppreference summary 中的案例 5 ，结果是“double 类型的纯右值”。

然后，您的代码使用不同(非引用相关)类型的纯右值初始化常量引用。其行为是复制初始化与引用相同类型的临时对象。

总而言之，在 const float & x = true 之后？ a : 2.;，x 是一个左值，表示 float，其值是将 a 转换为 的结果双然后返回。 (不确定是否保证比较等于 a)。 x 未绑定(bind)到 a。

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在奖励情况 1 中，条件运算符的第二个和第三个操作数是“float 类型的左值”和“const float 类型的左值”。这是相同 cppreference 链接的情况 3，

both are glvalues of the same value category and have the same type except for cv-qualification

行为是第二​​个操作数被转换为“const float 类型的左值”(表示相同的对象)，条件的结果是“const float 类型的左值” ”表示选中的对象。

然后将 const float & 绑定(bind)到“const float 类型的左值”，它直接绑定(bind)。

那么在 const float & x = true 之后呢？ a : b;，x 直接绑定(bind)到 a 或 b。

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在奖励案例 2 中，true ? a_ref : 2. 。第二个和第三个操作数是“const double 类型的左值”和“double 类型的纯右值”，所以结果是“double 类型的纯右值” >”。

然后将它绑定(bind)到 const double & x，这是一个直接绑定(bind)，因为 const double 与 double 是引用相关的。

那么在 const double & x = true 之后呢？ a_ref : 2.; ，则 x 是一个左值，表示与 a_ref 具有相同值的 double 值(但 x 不是绑定(bind)到 a)。