c++ - 了解 C++ 如何返回引用并绑定(bind)到引用

Question

#include <iostream>

class A {
    public:
    int x = 0;
};

A& a_returner() {
    A a;
    return a;
}

int main()
{
  A& a = a_returner();
  std::cout << a.x << std::endl;
}

在此代码中，a_returner() 返回对堆栈 中变量a 的引用。如果我们这样调用:

A a = a_returner();

这不是问题，因为我们只是复制返回的 A 对象。但是，我们都在 a_returner 中返回一个引用并绑定(bind)到一个引用。

问题是:为什么这有效？ A 存在于 a_returner 的栈中。

编译器确实给出了

Warning: reference to local variable `a` returned

但是程序成功打印了0。我认为访问从 a_returner 返回的 a 会访问无效数据。

Answer 1

您对“有效”的含义有错误的心理模型。

问题中的代码不起作用。当您尝试时它没有崩溃并且结果是您所期望的，但这并不意味着(在 C++ 中)一切都很好。

你刚刚发现的是“未定义行为”最糟糕的一面，即当你在 C++ 中犯了一个错误(例如返回对堆栈上对象的引用)任何事情都可能发生，包括什么都没有，代码可能 显然按照您的意愿工作。

代码仍然无法正常工作，并且在开发周期的后期会出现可怕的错误。

C++ 的主要哲学基础是程序员不犯错误，因此您得到的不是捕捉错误的“运行时错误角度”，而是“未定义的行为守护进程”，如果出现错误，程序可以做任何它想做的事情，包括临时隐藏问题，以便以后更加努力地反击。因此，在其他语言中，例如，当你超出数组的边界时，你会得到一个运行时错误，而在 C++ 中，你会得到未定义的行为，原因是假设 C++ 程序员永远不会超出数组的边界，并且没有浪费时间检查这一点。

回顾一下:在 C++ 中，如果程序崩溃，您就知道代码有问题...如果程序确实没有崩溃并且结果如您所愿，您仍然不能 确保代码是正确的(即使是您作为输入提供的单个案例也是如此)。

许多 C++ 学习者和一些自封为 C++“专家”的人认为崩溃是敌人，您应该防止崩溃(或者更糟的是吸收并吞下它们以继续运行)。实际上恰恰相反，崩溃是你的 friend ，程序错误是敌人。问题是 C++ 崩溃的频率不够高，有时应该崩溃的错误代码没有崩溃(就像你的例子)。

在您的特定情况下，程序员有责任确保如果存在引用，则引用的对象仍然存在，即存在引用的事实并不能保证该对象也存在，如果不存在(例如在你的例子中)代码是未定义的行为。奇怪的是，在 C++ 中有一个非常特殊的规则，在某些情况下，绑定(bind)引用的事实将“延长”应该立即丢弃的对象的生命...例如:

int foo() {
    return 42;
}

int bar() {
    const int& x = foo(); // Note... a const reference
    return x;
}

这段代码是有效和正确的，但这是一个意外，因为有一条奇怪的规则说如果你将一个 const 引用绑定(bind)到一个临时的，临时的生命周期会延长到引用的生命周期。另请注意，这是一个非常微妙和精确的规则(例如，您必须了解 C++ 编译器的“临时”的法律术语)，除非您 100% 地研究和理解该规则，否则您很可能会认为它即使不适用。

只是不要那样做。