列表初始化期间临时对象的生命周期

Question

我一直认为,临时对象一直存在,直到完整表达结束.然而,这是a std::vector和数组的初始化之间的奇怪差异.

请考虑以下代码:

#include <iostream>
#include <vector>

struct ID{ 
  static int cnt;
  // the number of living object of class ID at the moment of creation:  
  int id;

  ID():id(++cnt){}

  ~ID(){
     cnt--;
  }
};

int ID::cnt=0;

int main(){

  int arr[]{ID().id, ID().id};
  std::vector<int> vec{ID().id, ID().id};

  std::cout<<" Array: "<<arr[0]<<", "<<arr[1]<<"\n";
  std::cout<<" Vector: "<<vec[0]<<", "<<vec[1]<<"\n";
}

这个程序的输出有点意外(至少对我而言)意外:

 Array: 1, 1
 Vector: 1, 2

这意味着,临时对象在整个初始化期间是活动的,std::vector但是在阵列的情况下它们被一个接一个地创建和销毁.我希望临时工可以活到完全表达int arr[]{ID().id, ID().id};完成之前.

该标准提到了一个关于临时对象的生命周期和数组初始化的例外(12.2).但是,我没有得到它的含义,也不知道为什么它适用于这种特殊情况:

有两种情况,临时表在与完整表达结束时不同的地方被摧毁.第一个上下文是调用默认构造函数来初始化数组的元素.如果构造函数具有一个或多个默认参数,则在构造下一个数组元素(如果有)之前,对默认参数中创建的每个临时的销毁进行排序.

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不同编译器的结果概述(MSVS结果是NathanOliver的简称):

             Array    Vector
clang 3.8    1, 2      1, 2
g++ 6.1      1, 1      1, 2
icpc 16      1, 1      1, 2
MSVS 2015    1, 1      1, 2

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正如ecatmur所指出的,对于聚合初始化,braced-init-list的每个元素都是一个完整表达式,因此下面的代码

  struct S{
      int a;
      int b;
  } s{ID().id, ID().id};
  std::cout<<" Struct: "<<s.a<<", "<<s.b<<"\n";

应该打印Struct 1, 1到控制台.这正是g ++编译的程序所做的.然而,clang似乎有一个错误 - 结果程序打印Struct 1, 2.

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已经报告了一个错误:https://llvm.org/bugs/show_bug.cgi ？ id = 29080

Answer 1

这是核心问题1343"非等级初始化的排序",其在2016年11月由纸P0570R0作为缺陷报告被接受.提议的解决方案是C++ 17的一部分,但因此不是C++ 14的一部分,所以(除非委员会决定发布对C++ 14的更正),这是C++ 17和C +之间的差异点. +14.

C++ 14

根据C++ 14标准规则的正确输出是1, 1针对数组和1, 2向量的; 这是因为构造向量(包括来自braced-init-list)需要调用构造函数而构造数组则不需要.

管理它的语言在[intro.execution]中:

10 - 完整表达式是不是另一个表达式的子表达式的表达式.[...]如果定义语言构造以产生函数的隐式调用,则语言构造的使用被认为是用于该定义目的的表达式.[...]

这可以作为顶级概述,但它没有回答一些问题:

• 确切地说,哪个语言结构被视为产生函数隐式调用的结构;
• 什么实际上被视为函数的隐式调用; 大概是对用户定义的构造函数的调用是对函数的调用,但是对于默认或定义为默认的构造函数呢？

数组是聚合,因此根据[dcl.init.aggr]从braced -init-list初始化 ; 这表示每个元素都是直接从列表的相应元素初始化的,因此没有隐式函数调用(至少不对应于整体初始化).在语法级别,在初始化程序([dcl.init]/1)中使用braced -init-list作为大括号或等于初始化程序,完整表达式是大括号中包含的表达式,用逗号分隔.在每个完整表达式结束时,临时数的析构函数需要运行,因为[class.temporary]中提到的三个上下文都不是这里的情况.

初始化向量的情况是不同的,因为您正在使用initializer_list构造函数,因此initializer_list会发生函数的隐式调用(即构造函数); 这意味着整个初始化周围存在一个隐式的完整表达式,因此只有在向量的初始化完成时才会销毁临时值.

令人困惑的是,[dcl.init.list]表示您的代码"大致相当于":

const int __a[2] = {int{ID().id}, int{ID().id}};  // #1
std::vector<int> vec(std::initializer_list<int>(__a, __a + 2));

但是,必须在上下文中读取 - 例如,支持initializer_list向量的数组具有由向量初始化限制的生命周期.

这在C++ 03中更加清晰,它在[intro.execution]中有:

13 - [ 注意: C++中的某些上下文会导致评估由表达式(5.18)以外的句法结构产生的完整表达式.例如,在8.5中,初始化程序的一种语法是, 但结果构造是对构造函数的函数调用,其中expression-list作为参数列表; 这样的函数调用是一个完整的表达式.例如,在8.5中,初始化程序的另一种语法是, 但结果构造可能是对构造函数的函数调用,其中一个赋值表达式 作为参数; 再次,函数调用是一个完整的表达式.]( expression-list )= initializer-clause

这一段完全来自C++ 11; 这是根据CWG 392的决议.由此产生的混淆可能不是故意的.

C++ 17

在P0570R0之后,[intro.execution]声明一个完整的表达式是:[...]

• 一个INIT说明符([dcl.decl])[...],包括初始化的组成表达式或[...]
• 一个表达式,它不是另一个表达式的子表达式,也不是完整表达式的一部分.

所以在C++ 17中,full-expression 分别是arr[]{ID().id, ID().id}和vec{ID().id, ID().id},并且1, 2在每种情况下都是正确的输出,因为第一个临时的破坏ID被推迟到full-expression的结尾.