引用相对于其目标的生存期

The lifetime of a reference with regard to its target

本文关键字：生存期 目标 相对于 引用      更新时间：2023-10-16

为了阻止我最近给出的答案评论中的争论，我想对以下问题给出一些建设性的答案：

  1. 引用的生存期与其引用的对象不同吗？引用只是其目标的别名吗
  2. 在一个格式良好的程序中，引用是否能在不导致未定义行为的情况下超过其目标
  3. 如果为原始对象分配的存储被重用，是否可以引用以引用新对象
  4. 以下代码是否在不调用未定义行为的情况下演示了上述要点

Ben Voigt和简化的示例代码（在ideone.com上运行）：

#include <iostream>
#include <new>
struct something
{
    int i;
};
int main(void)
{
    char buffer[sizeof (something) + 40];
    something* p = new (buffer) something;
    p->i = 11;
    int& outlives = p->i;
    std::cout << outlives << "n";
    p->~something(); // p->i dies with its parent object
    new (p) char[40]; // memory is reused, lifetime of *p (and p->i) is so done
    new (&outlives) int(13);
    std::cout << outlives << "n"; // but reference is still alive and well
                                   // and useful, because strict aliasing was respected
}

引用的生存期与其引用的对象不同吗？引用只是其目标的别名吗？

引用有其自身的生命周期：

int x = 0;
{
   int& r = x;
}      // r dies now
x = 5; // x is still alive

引用-const还可以延长其引用的使用寿命：

int foo() { return 0; }
const int& r = foo();   // note, this is *not* a reference to a local variable
cout << r;              // valid; the lifetime of the result of foo() is extended

尽管这并非没有警告：

如果引用是A）本地的，并且b）绑定到其求值创建所述临时对象的prvalue，则对const的引用仅延长临时对象的生存期。（因此，它不适用于绑定到xvalues的成员或本地引用。）此外，非常量右值引用以完全相同的方式延长生存期[@FredOverflow]

在一个格式良好的程序中，引用是否能在不导致未定义行为的情况下超过其目标？

当然，只要你不使用它。

如果为原始对象分配的存储被重用，是否可以引用以引用新对象？

是的，在某些条件下：

[C++11: 3.8/7]:如果在对象的生存期结束后，在对象所占用的存储被重用或释放之前，在原始对象所占据的存储位置创建了一个新对象、指向原始对象的指针、引用原始对象的引用或原始对象的名称对象将自动引用新对象，并且一旦新对象的生存期开始，就可以用于操作新对象，如果：

  • 新对象的存储正好覆盖原始对象所占用的存储位置，以及
  • 新对象与原始对象的类型相同（忽略顶级cv限定符），并且
  • 原始对象的类型不是const限定的，如果是类类型，则不包含任何类型是const限定或引用类型的非静态数据成员，并且
  • 原始对象是T类型的最派生对象（1.8），而新对象是T型的最派生的对象（即它们不是基类子对象）

以下代码是否在不调用未定义行为的情况下演示了上述要点？

Tl；dr

  1. 是的。例如，本地非静态引用具有自动存储持续时间和相应的生存时间，并且可以引用生存时间更长的对象。

  2. 是的，悬挂引用就是一个例子。只要这些引用在悬空时不用于任何表达式，它们就可以了。

  3. 关于这种情况，第3条有一条特别规定。对象、指针和引用的名称会自动引用在受限条件下重用存储的新对象。我相信已经是3.8的末尾了。有人手头有规格，请在这里填写正确的参考号。

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