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c++ - 错误消息与命名右值引用混淆

coder 2024-02-26 原文

考虑以下:

struct my_type {};

my_type make_my_type() { return my_type{}; }

void func(my_type&& arg) {}

int main()
{
    my_type&& ref = make_my_type();

    func(ref);
}
不用说，此代码不会编译。我意识到我需要在第二个函数调用中使用std::move()，但是出于理解的目的，我想按原样考虑代码。
尝试编译以上内容，Clang 3.5告诉我:

error: no matching function for call to 'func'

note: candidate function not viable: no known conversion from 'my_type' to 'my_type &&' for 1st argument void func(my_type&&) {}


尽管g++ 4.9讲的内容几乎相同:

error: cannot bind 'my_type' lvalue to 'my_type&&'

note: initializing argument 1 of 'void func(my_type&&)'


这些错误消息使我感到困惑，因为ref当然是左值，但其类型仍然是my_type&&……不是吗？
我试图确切地了解这里发生的事情，所以我想知道以下哪些(如果有)是正确的:
  • 因为只能将右值绑定(bind)到右值引用，并且ref是左值，所以不能将其绑定(bind)到arg。来自Clang和g++的错误消息都在误导ref是“无法转换”的(非引用)my_type。
  • 因为它是一个左值，所以ref出于重载解析的目的被视为非引用my_type，尽管其实际类型为my_type&&。来自Clang和g++的错误消息具有误导性，因为它们显示的是内部用于函数匹配的类型，而不是ref的实际类型。
  • 在main()的主体中，尽管我明确编写了ref，但my_type的类型为普通的my_type&&。因此，来自编译器的错误消息是准确的，这是我的期望，这是错误的。但是，事实似乎并非如此，因为
      static_assert(std::is_same<decltype(ref), my_type&&>::value, "");
    通过。
  • 还有一些我没有考虑过的魔术。

    • 只是重复一遍，我知道解决方案是使用std::move()将rref转换回rvalue。我正在寻找“幕后”情况的解释。

    最佳答案

    考虑以下三个任务:

    my_type x = func_returning_my_type_byvalue();
my_type & y = func_returning_my_type_byvalue();
my_type && z = func_returning_my_type_byvalue();

    第一个-您有一个局部变量x，并且已将其初始化为函数调用(rvalue)的结果，因此可以使用move构造函数/赋值，或者可以完全省略x的构造(跳过而x可以通过以下方式构造:生成结果时按func_returning_my_type_byvalue放置)。

    注意x是一个左值-您可以获取其地址，因此它也是引用本身的一种。从技术上讲，所有不是引用的变量都是对其自身的引用。在这方面，左值是一个绑定(bind)站点，用于分配给已知存储持续时间的内存并从中读取。

    第二个将无法编译-您无法为结果分配引用(以这种方式)，必须使用引用分配语法为现有的左值别名。不过，这样做非常好:
    my_type & y = func_returning_my_type_byreference();
// `y` will never use constructors or destructors

    这就是第三个存在的原因，当我们需要引用某些内容时，我们无法创建使用常规语法的引用。在原始问题中的func之类的东西中，arg的生命周期并不立即明显。例如，如果没有明确的举动，我们将无法做到这一点:
    void func( my_type && arg ) {
    my_type && save_arg = arg;
}

    不允许这样做的原因是因为arg首先是对值的引用。如果arg的值(它所指的)的存储要比save_arg的存储短，那么save_arg将调用该值的析构函数-实际上是捕获它。此处不是这种情况，save_arg将首先消失，因此将左值传递到它里面是没有意义的，我们可以在func之后仍然引用它!

    即使您要使用std:move强制进行编译，也请考虑一下。在func中仍然不会调用析构函数，因为您尚未创建新对象，只是创建了新引用，然后在原始对象本身超出范围之前销毁了该引用。

    出于所有意图和目的，arg的行为就像my_type&一样，所有右值引用也一样。诀窍是存储持续时间和通过引用传递来延长生存期的语义。都是常规引用，没有“rvalue类型”。

    如果有帮助，请调用增量/减量运算符。存在两个重载，而不是两个运算符。 operator++(void)(前置)和operator++(int)(后置)。从来没有传递过实际的int，只是为了使编译器针对不同的情况/上下文/关于值(value)处理的协议(protocol)具有不同的签名。这与引用的处理方式相同。

    如果右值引用和左值引用都总是像左值一样被引用，有什么区别？

    一言以蔽之:对象生命周期。

    必须始终将左值引用分配给使用具有更长存储持续时间的东西，这些东西已经被构造。这样，就不需要为左值引用变量的范围调用构造函数或析构函数，因为根据定义，我们被赋予了一个ready对象，并且在它被销毁之前就将其忽略了。

    同样重要的是，对象按照定义的相反顺序隐式销毁:
    int a; // created first, destroyed last
int b; // created second, destroyed 2nd-last
int & c = b; // fine, `c` goes out of scope before `b` per above
int && d = std::move(a); // fine, `a` outlives `d`, same situation as `c`

    如果我们分配给右值引用(即左值引用)，则应用相同的规则-左值必须具有更长的存储空间，因此我们不需要为c甚至d调用构造函数或析构函数。您不能用std::move欺骗编译器，因为它知道要移动的对象的范围-d的持续时间显然比给出的引用短，我们只是在强制编译器使用右值类型check/context这就是我们已经完成的一切。

    区别在于非左值引用-诸如表达式之类的东西，其中可以引用它们，但这些引用肯定是短暂的，也许比局部变量的持续时间短。提示提示。

    当我们将函数调用或表达式的结果分配给右值引用时，我们正在创建对临时对象的引用，否则该引用将无法被引用。因此，我们实际上是根据表达式的结果强制就地构建变量。这是复制/移动省略的一种变体，编译器别无选择，只能将临时结构替换为就地构造:
    int a = 2, b = 3; // lvalues
int && temp = a + b; // temp is constructed in-place using the result of operator+(int,int)
    func的情况

    归结为左值赋值-函数参数的引用是指可能比函数调用存在更长时间的对象，因此，即使参数类型是右值引用，左值也是如此。

    这两种情况是:
    func( std::move( variable ) ); // case 1
func( my_type() + my_type() ); // case 2
    func不允许猜测我们将在哪种情况下提前使用(无优化)。如果我们不允许情况1，则将有合理的理由认为右值引用参数的存储持续时间少于函数调用的持续时间，但这也没有任何意义，因为该对象总是在func或总是在其外部，并且在编译时具有“未知”的存储持续时间并不令人满意。

    编译器别无选择，只能假设最坏的情况，即情况1最终可能会发生，在这种情况下，我们必须保证arg的存储时间长于一般情况下对func的调用。结果-有时arg的存在时间比对func的调用要长，并且func的生成代码必须在两种情况下均能工作-arg的允许用法和假定的存储持续时间满足以下要求: my_type&而不是my_type&&。

    关于c++ - 错误消息与命名右值引用混淆，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/26374651/

    混淆ampcodemy_typetypec++c++11language-lawyerrvalue-referencepass-by-rvalue-reference

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