数据成员和值生存时间

Data member and rvalue life-time

本文关键字：时间 数据成员      更新时间：2023-10-16

受Paul Preney编写的expression templates和C++11中的表达式模板代码的启发，我决定测试以下内容：

template<typename T>
struct X
{
    X(T t) : t(std::forward<T>(t)) {}
    T t;
};
template<typename T>
auto CreateX(T&& t) -> X<decltype(std::forward<T>(t))>
{
    return X<decltype(std::forward<T>(t))>(std::forward<T>(t));
}

然后，我使用它来生成X<const vector<int>&>和X<vector<int>&&>的实例，如下所示：

int main()
{
    int vec = {1,2,3,4};
    auto x1 = CreateX(vec);
    auto x2 = CreateX(vector<int>{5,6,7,8});
    cout << "x1: "; for(auto x : x1.t) cout << x << " "; cout << endl;
    cout << "x2: "; for(auto x : x2.t) cout << x << " "; cout << endl;
}

输出为：

x1: 1 2 3 4 
x2: 0 0 33 0 0 0 7 8

这表明临时vector<int>{5,6,7,8}的寿命没有被延长并且右值参考成员X::t与其他东西结合。

好的，根据这个答案，常量引用右值的类数据成员的生存期是多少？，我知道这是意料之中的行为。

然而，这里的问题是：Paul Preney的表达式模板和C++11中的代码有什么不同，只要右值引用成员存在，就允许临时向量存在？参见他的案例2，其中创建了临时性。

显然，这里使用了相同的构造，但我可能遗漏了一些内容。

编辑：根据以下R.Martinho Fernandes的回答，我尝试了以下方法：

int main()
{
    using namespace std;
    auto expr = math_vector<3>{1.0, 1.1, 1.2} + math_vector<3>{2.0, 2.1, 2.2};
    cout << "vec1: "; for(int i = 0; i < 3; ++i) cout << expr.le()[i] << " "; cout << endl;
    cout << "vec2: "; for(int i = 0; i < 3; ++i) cout << expr.re()[i] << " "; cout << endl;
}

事实证明，这是一个有效的代码输出：

vec1: 1.0 1.1 1.2
vec2: 2.0 2.1 2.2

因此，存储在表达式模板中的引用显然不是悬空的。这是怎么回事？

Paul Preney在Expression模板和C++11中的代码有什么不同，只要右值引用成员存在，就允许临时向量存在？

任何事情都不允许这样做。

那里的临时向量一直存在到完整表达式结束，就像任何其他未绑定到局部引用变量的临时向量一样。这在Paul的代码中已经足够了，因为代码会立即将表达式树具体化为实际的math_vector，并且在那之后就不再需要临时性了。

Paul的代码不在任何位置存储任何表达式模板节点（math_vector_expr），而您的代码将一个（X）存储为x2。这是auto的一个已知问题：当您使用表达式模板时，它会做错误的事情，因为它会导致存储表达式树，而表达式树可能包含将立即挂起的引用。

为了让它完全清楚，以下内容很好。

math_vector<3> result =
    math_vector<3>{1.0, 1.1, 1.2} +
    math_vector<3>{2.0, 2.1, 2.2} +
    math_vector<3>{3.0, 3.1, 3.2} +
    math_vector<3>{4.0, 4.1, 4.2}
; // no references are held to any temporaries past this point

以下内容不好。

math_vector_expr<3> result =        // or auto
    math_vector<3>{1.0, 1.1, 1.2} +
    math_vector<3>{2.0, 2.1, 2.2} +
    math_vector<3>{3.0, 3.1, 3.2} +
    math_vector<3>{4.0, 4.1, 4.2}
; // result now holds references to those temporaries

正如R.Martinho Fernandes在他的回答中所说，问题是你在你的"表达式树"中捕获对右值的引用，这些引用比它们的引用更持久。解决方案是只存储对左值的引用，并直接捕获由右值引用传递的对象。换句话说，将它们的值存储在表达式树中，而不是通过引用（Coliru的实时代码）：

template<typename T>
struct X
{
    X(T t) : t(std::move(t)) {}
    T t;
};
// Capture lvalue references
template<typename T>
X<const T&> CreateX(const T& t)
{
    return X<const T&>(t);
}
// Copy rvalue references
template<typename T>
typename std::enable_if<std::is_rvalue_reference<T&&>::value,X<T>>::type
CreateX(T&& t)
{
    return X<T>(std::move(t));
}

如果用户向您传递了一个左值引用，则她有责任确保该引用的寿命超过表达式树对象。

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