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c++ - 延长临时生命周期,适用于 block 范围的聚合,但不能通过 `new` ;为什么?

coder 2023-11-14 原文

备注 : 这个问题最初被问为a comment来自 Ryan Hainingthis answer .

struct A { std::string const& ref; };
// (1)

A a { "hello world" };              // temporary's lifetime is extended to that of `a`
std::cout << a.ref << std::endl;    // safe
// (2)

A * ptr = new A { "hello world" };  // lifetime of temporary not extended?
std::cout << ptr->ref << std::endl; // UB: dangling reference

问题
  • 为什么临时文件的生命周期在(1)中延长,而在(2)中没有?
  • 最佳答案

    LONG STORY, SHORT

    The compiler cannot extend the lifetime of the temporary involved in new A { "temporary " }, because the A created, and the temporary, has different storage durations.

    A refence to what the Standard says can be found at the end of this post. The Standard explicitly says that the lifetime will not be extended, but it doesn't go into detail to why this is.

    This post will try explain the reason in a way that is understandable for a broader audience, not only to the average language-lawyer.



    介绍

    在 C++ 中,对象可以具有多种不同的存储持续时间,其中包括自动存储持续时间和动态存储持续时间,简要说明如下:

    自动存储时长

    具有自动存储持续时间的对象的存储将持续到创建它们的 block 退出。
  • 在 block 范围内声明的对象具有自动存储持续时间(除非它们被声明为 staticextern ,但不是 register )。
  • 根据定义,临时文件在 block 范围内声明,因此它们也具有自动存储持续时间。


  • 动态存储时长

    具有动态存储期限的对象的存储将持续到它明确声明应该释放为止;换句话说,这种存储不受任何特定范围的限制。
  • 通过 operator new 动态创建的对象正如暗示的那样,具有动态存储持续时间。

    存储将一直存在,直到对 operator delete 的匹配调用已经完成。




  • 具有自动存储持续时间的聚合初始化

    如上一节所述,临时文件具有自动存储期限。

    如果我们构造一个具有自动存储持续时间的聚合,这也会将存储绑定(bind)到当前范围;这意味着临时的生命周期可以很容易地扩展到与聚合的生命周期相匹配。

    备注 :我们可以想象他们生活在同一个“盒子”里,在范围的最后我们丢弃这个盒子,这很好;无论是临时的还是聚合的,都不会超过盒子的生命周期。

    我们的实现 (一个)
    struct A { std::string const& ref; };
    
    void func () {
      A x { {"hello world"} };
    }
    

    幕后花絮 (一个)

    由于两者 x ,和临时的,有自动存储期,编译器可以实现如下功能,语义等价,片段:
    void  __func () {
      std::string __unnamed_temporary { "hello world" };
      A x { __unnamed_temporary };
    }
    

    备注 : 临时和聚合都将它们的生命周期绑定(bind)到当前作用域,太棒了!



    具有动态存储持续时间的聚合初始化

    我们的实现 (乙)
    A* gunc () {
      A *    ptr = new A { { "hello world" } };
      return ptr;
    }
    
    int main () {
      A * p = gunc ();
    
      std::cout << p->ref << std::endl; // DANGER, WILL ROBINSON!
    
      delete p;
    }
    

    在前面的部分中已经说明临时文件具有自动存储期限,这意味着我们的临时文件绑定(bind)到 A::ref , 将在驻留在当前范围内的存储上构建。

    幕后制作 (乙)
    gunc 的语义等价可以看起来像下面的实现:
    A* gunc () {
      A __unnamed_temporary { "hello world " };
    
      A * ptr = new A { __unnamed_temporary }; // (1)
    
      return ptr;
    }
    

    你也在想是不是?

    我们不能再延长临时文件的生命周期以匹配 A 的生命周期。在 (1) 处使用动态存储持续时间创建。

    问题是自动存储 __unnamed_temporary一旦我们从gunc返回就会消失,有效地杀死了我们的临时。

    动态创建的 A然而,它仍然存在,在 main 中给我们留下一个悬空的引用。 .



    结论

    编译器无法延长通过新初始化器创建对象时涉及的任何临时对象的生命周期,因为新对象和临时对象将具有不同的存储持续时间。



    标准 (n3797) 怎么说?

    12.2p5 Temporary objects [class.temporary]

    The temporary to which the reference is bound or the temporary that is the complete object of a subobject to which the reference is bound persists for the lifetime of the reference except:

    ...

    • A temporary bound to a reference in a new-initializer (5.3.4) persists until the completion of the full-expression containing the new-initializer.

      [ Note: This may introduce a dangling reference, and implementations are encouraged to issue a warning in such case. -- end note ]

    关于c++ - 延长临时生命周期,适用于 block 范围的聚合,但不能通过 `new` ;为什么?,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/23970565/

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