关于const引用的问题

[PoacherBro]

《C++ Primer》中文版第五版第 2.4.1 章里 const的引用，有几点疑惑：

1. 下面代码会报错

int i = 42;
const int &r1 = i;
int &r4 = r1 * 2; // 错误，即使把 r1 替换成 i，也会报错

虽然后面解释了C++会创建一个常量类型的临时量，但是这里有一个计算r1 * 2，所以这里意思是如果表达式里有常量，会把字面量（这里是2）也设置为常量吗？

2. 如上所描述，那么常量在赋值的时候也会和普通变量一样做一次拷贝吗？譬如

const int i = 32;
const int j = i; // 是否也有拷贝？拷贝的是地址还是32这个值对象？

3. 看很多博客说常量引用不占用空间，那么引用是如何存储这个名字的？

[pezy]

1. 引用就是"别名"，r1 * 2 没有名字(后面你会知道，这是个右值)，所以没法起别名，报错。
2. 拷贝的是值。你可以试试，通过 const_cast改变 i 的值，j 的值不会变化。
3. const 引用记的是地址，所以仅占用了指针大小的空间。

[PoacherBro]

多谢大大。

1. 既然右值没有办法起别名，那为什么const int &r4 = r1 * 2又可以呢？
2. 引用记的是地址，那是不是可以理解引用是一种特殊的指针，只是C++内部已经帮我们做好了“地址引用”和“解引用”的操作？

[pezy]

1. const 引用很强大，它既可以指向左值，也可以指向右值。
2. 可以这样理解。

[LukaMod]

菜鸡补充一点
原问题 1 中，字面值本身都是常量。

[PoacherBro]

多谢两位解惑。

跳到书的13.6.1章节，看到右值引用描述，觉得可以用右值和左值来理解。
要求转换的表达式、字面量和返回右值的表达式 => 这是右值，其他都是左值。结合 @pezy 说的“ const引用既可以指向左值，又可以指向右值”，就好理解了。

还得继续学习拷贝、赋值、销毁和移动对象这些内容 :)。

[PoacherBro]

@pezy 再次请教一下，关于函数返回引用的问题。

int& func()
{
    int i = 0;
    return i;
}

int main()
{
    int ri = func();
    std::cout << ri << std::endl;
}

我在VS2012-64位版本编译和运行没有问题，但是在G++-8.1.1编译，会报警告

这是为什么？函数fun()里面的i是局部变量，按理来说在函数调用完成后应该会被销毁，再引用的话是会报错的吧？迷惑了。

[pezy]

函数fun()里面的i是局部变量，按理来说在函数调用完成后应该会被销毁，再引用的话是会报错的吧？

说的没错啊，你运行一下试试看？肯定 segmentation fault 了吧？

另，VS2012 也太老了，好歹也用个 2015 啊。

[PoacherBro]

编译和运行都没有问题。在配置里设置的编译警告是/W3，后来改成/W4，能看到警告，但是运行还是没有问题，正常。
在g++会报错。

在SO问了这个问题，根据大神的说法，了解了这个属于C++的Undefined behavior，不同的编译器可能处理不同。

[PoacherBro]

另外可以看看之后有一个人问的SO - Passing non-lvalue as const reference argument. Is the temp created in local scope or caller scope?，关于const引用是否会延长临时量的声明周期。

总结来说，临时量的声明周期不会因为第二次引用而延长，后面对临时量的引用都可能导致dangling reference。

[ender233]

1. 返回指向局部变量的引用，这本身就是未定义的. 编译器并不会做什么保证.
2. 返回指向局部变量的常量引用，这个是c++的一个特性，能够延长位于栈上的局部变量的生存周期(延长至和当前常量引用的作用域)

可参考: https://herbsutter.com/2008/01/01/gotw-88-a-candidate-for-the-most-important-const/

Normally, a temporary object lasts only until the end of the full expression in which it appears. However, C++ deliberately specifies that binding a temporary object to a reference to const on the stack lengthens the lifetime of the temporary to the lifetime of the reference itself, and thus avoids what would otherwise be a common dangling-reference error. In the example above, the temporary returned by f() lives until the closing curly brace. (Note this only applies to stack-based references. It doesn’t work for references that are members of objects.)

(最佳)实践

一般不单独返回引用(大概率是用错了)，而是和输入引用搭配用来级联调用，比如常见的输入输出流:

ostream & print(ostream &os, std::string message) {
    return os << message << std::endl;
}
// 调用
std::cout << "hello" << print(std::cout, "paul");

而对于const Type &作为返回值应用比较多一些，用起来来比Type &作为输入函数要简单点(少了一步变量声明和初始化动作)

[PoacherBro]

@ender233 多谢分享。确实，对于引用来说多数是作用于函数形参和返回值。

对于引用延长临时生命周期，确实是会，不过有三种异常情况。
参考cpp官网cpp - Reference initialization里面关于Lifetime of a temporary的说明，对于函数返回的局部变量的引用是其中一种。接收的引用是不能延长它的生命周期的。

总结一下就是

In general, the lifetime of a temporary cannot be further extended by "passing it on": a second reference, initialized from the reference to which the temporary was bound, does not affect its lifetime.

你链接的那篇文章，里面的代码并不是返回一个引用，而是一个字面量。

[ender233]

你链接的那篇文章，里面的代码并不是返回一个引用，而是一个字面量

无论是字面量还是局部对象，都在栈上，都可以用const Type &绑定。