我在解释 N5.5.3/5 第 4140 段中的项目符号 (5.2.1.1) 时遇到一些困难

I'm having some difficulty interpreting bullet point (5.2.1.1) in paragraph §8.5.3/5 of N4140

本文关键字：符号 遇到 项目 N5 解释 段中 4140      更新时间：2023-10-16

下面的代码段编译

#include <iostream>
int& f() { static int i = 100; std::cout << i << 'n'; return i; }
int main()
{
int& r = f();
r = 101;
f();
}

并打印数值(实际示例)

100
101

现在，阅读N4140中的§8.5.3/5，我可以看到它的编译是因为要点(5.1.1)，即引用是左值引用，初始化表达式是左值，int是与int兼容的引用(或与int&兼容的引用-我不确定我应该在这里使用哪一个)。

要点(5.1)和(5.1.1)：

如果引用是左值引用和初始值设定项表达式

— is an lvalue (but is not a bit-field), and “cv1 T1” is reference-compatible with
“cv2 T2,” or ...

现在假设我将声明int& r = f();中的左值引用更改为右值引用，即int&& r = f();。我知道代码不会编译，因为右值引用不会绑定到左值。但我好奇的是，如何使用标准得出这个结论？

我将解释我的困难：

  1. 很明显，int&& r = f();被要点(5.2)覆盖，因为引用是右值引用

要点(5.2)：

否则，引用应为对非易失性常量类型(即，cv1应为常量)，或引用应为右值参考。

  1. 原则上，我认为(5.2.1.1)支持这种初始化，因为初始化器是一个函数左值，int是与int(或int&)兼容的引用

要点(5.2.1)和(5.2.1.1)：

如果初始值设定项表达式

— is an xvalue (but not a bit-field), class prvalue, array prvalue or function
lvalue and “cv1 T1” is reference-compatible with “cv2 T2”, or ...

编辑

我已经逐字逐句地包含了N4140(C++14)中的要点，它们相当于N3337(C++11)中的类似要点。

初始值设定项表达式是一个左值，int与int(或与int&——我不确定应该在这里使用哪一个)是引用兼容的。

引用兼容性是应用于引用类型的关系，而不是引用类型。例如，[dcl.init.ref]/5谈到初始化"通过类型cv2T2的表达式对类型cv1T1的引用"，然后比较例如"其中T1不是与T2相关的引用"。

表达式f()的类型只是int，尽管f的返回类型是int&。当我们观察到表达式(*)时，它们根本没有引用类型；引用被剥离并用于确定值类别(参见[expr]/5)。对于int& f()，表达式f()是一个左值；对于int g()，表达式g()是右值。

(*)精确地说，表达式在标准中可以具有引用类型，但只能作为"初始"结果类型。引用在"任何进一步分析之前"被删除，这意味着该引用在类型中根本不可观察到

现在假设我将声明int& r = f();中的左值引用更改为右值引用，即int&& r = f();。我知道代码不会编译，因为右值引用不会绑定到左值。但我好奇的是，如何使用标准得出这个结论？

从评论中的讨论中可以看出，令人困惑的是f()似乎不是函数的左值。诸如"左值"answers"右值"之类的值类别是表达式的属性。因此，术语"函数左值"必须指代一个表达式，即值类别为"左值"的函数类型的表达式。

但是表达式f()是函数调用表达式。从语法上讲，它是一个后缀表达式，后缀是函数参数列表。根据【expr.call】/10:

如果结果类型是左值引用类型或对函数类型的右值引用，则函数调用为左值；如果结果类型为对对象类型的右价引用，则为xvalue；否则为prvalue。

和[expr.call]/3

如果后缀表达式指定析构函数[…]；否则，函数调用表达式的类型是静态选择的函数的返回类型[…]

也就是说，表达式f()的(观察到的见上文)类型是int，值类别是"左值"。请注意，(观察到的)类型是而不是int&。

例如，函数左值是一个类似f的id表达式，是函数指针的间接结果，或者是一个对函数产生任何引用的表达式：

using ft = void();
void f();
ft&  l();
ft&& r();
ft*  p();
// function lvalue expressions:
f
l()
r()
*p()

[expr.prim.general]/8指定像f这样的标识符是，作为id表达式，lvalues:

标识符是id表达式，前提是它已被适当地声明。[…]表达式的类型是标识符的类型。结果是由标识符表示的实体。如果实体是函数、变量或数据成员，则结果为左值，否则为prvalue。

返回示例int&& r = f();。使用一些N4296后的草案。

[dcl.init.ref]

5对类型">cv1T1"的引用由类型的表达式初始化">cv2T2"如下：

  • (5.1)如果引用是左值引用和初始值设定项表达式

引用是一个右值引用。5.1不适用。

  • (5.2)否则，引用应为对非易失性常量类型(即cv1应为const)，或参考应为右值参考。[省略示例]

这适用于，引用是一个右值引用。

  • (5.2.1)如果初始值设定项表达式
    • (5.2.1.1)是一个xvalue(但不是位字段)、类prvalue、数组prvalue或函数lvalue和[…]，或者
    • (5.2.1.2)具有类类型(即T2是类类型)[…]

初始值设定项是类型为int的左值。5.2.1不适用。

  • (5.2.2)否则：
    • (5.2.2.1)如果T1或T2是类类型[…]
    • (5.2.2.2)否则，将创建一个类型为">cv1T1"的临时值，并从初始值设定项表达式复制初始化(dcl.init)。然后将引用绑定到临时

最后，5.2.2.2适用。但是：

如果T1是与T2相关的引用：

  • (5.2.2.3)cv1应与cv2具有相同或更高的cv资格；以及
  • (5.2.2.4)如果引用是左值引用，则初始值设定项表达式不应是左值

T1和T2是int(f()返回类型的引用被删除，仅用于确定值类别)，因此它们与引用相关cv1和cv2均为空引用是一个右值引用，而f()是一个左值，因此5.2.2.4会导致程序格式错误

术语"函数左值"出现在5.2.1.1中的原因可能与"函数右值"的问题有关(例如，参见N3010-Rvalue References as"Funny"Lvalues)。C++03中没有函数值，委员会似乎不想在C++11中引入它们。如果没有右值引用，我认为不可能得到函数右值。例如，您可能不会强制转换为函数类型，也可能不会从函数返回函数类型。

可能是为了一致性，可以通过强制转换将函数lvalues绑定到对函数类型的rvalue引用：

template<typename T>
void move_and_do(T& t)
{
T&& r = static_cast<T&&>(t); // as if moved
}
int i = 42;
move_and_do(i);
move_and_do(f);

但对于像void()一样的函数类型T，static_cast<T&&>(t)的值类别是左值(没有函数类型的右值)。因此，对函数类型的右值引用可以绑定到函数的左值。

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