为什么全局对象析构函数在初始化引用后被调用两次?

这是你的代码, modernized to use C++23 特征。
这揭示了真正的问题所在。

首先,你应该熟悉 rule of 3/5/0 ( /7*将在C++26中引入,目前不相关 -如果这是真的,我在网上看到的这个大胆的说法找不到官方的证实)。

默认情况下,当没有手动定义任何内容时,编译器会自动为构造函数和赋值运算符生成默认实现。以下是一个简洁的表格,简要介绍了其工作原理:

在原始代码中,使用了隐式生成的复制构造函数。具体来说,你的代码无意中生成了一个额外的实例 S 通过复制构造函数。

这发生在以下行中:

const auto& z = i ? s : f();

这是一个极端情况。请注意 f() 返回一个值,而不是引用。对于这种情况,有一个定义明确的例外,称为“临时对象的生命周期延长”。本质上,当一个临时对象被分配给引用时,它的生命周期会被延长以匹配引用的生命周期。

在这种情况下,由于您使用的是三元运算符和 z 可以指两种不同的场景:

1. 简单参考全球 s .
2. 延长由返回的临时对象的生命周期的引用 f .

编译器必须协调这两种可能性,以使 z 在每次迭代中。正确的做法是在这两种情况下都使用第二种情况,这意味着要复制 s 创建。

As alagner 指出用更简单的运算符代替三元运算符 if hides this extra copy 由于存在两个独立的实例 z 它们可以具有不同的行为。

这一切都归结为三元运算符产生的类型。检查类型特征。

这个 static_assert(std::is_same_v<decltype(i ? s : f()), S>, "!"); 编译,同时 那个 static_assert(std::is_same_v<decltype(i ? s : f()), S&>, "!"); 未能做到。

这可能违反直觉,但请注意 S f(); 按值返回。因此,三元表达式的结果类型将是副本,而不是引用。事实上,三元运算符能够返回引用,但这不是必需的。 您可以使用以下方法解决此问题 if 而不是三元运算符,例如:

if (i) {
    const auto &z = s;
    z.g();
} else {
    const auto &z = f();
    z.g();
}

由于重复,这可能是次优的(就DRY等规则而言) z.g() 在这两个代码路径中,但这只是为了示例。请随意调整以满足您的要求。

使用if-else语句(以及插入指令的复制构造函数)进行演示: https://godbolt.org/z/MGbG61x59

另一种选择可能是 f() 返回一个引用。它是否适合你在现实生活中的需求是一个悬而未决的问题。为了示例,我在内部使用了一个静态对象 f .

S& f() {
    static S x("f");
    return x;
}

演示与 S& f() : https://godbolt.org/z/YWfTn55Gc

这是由于C++如何管理对象和引用的生存期,特别是在循环中自动存储持续时间的情况下。

核心问题不是编译器混淆或不知道它是全局的。问题在于 const auto& z 循环中的变量。在循环的每次迭代中, z 是在该迭代范围内声明的新引用。

为什么是双重毁灭?

• 参考文献 z 在循环的作用域内声明。
• 在每次循环迭代结束时,在该范围内声明具有自动存储持续时间的变量将被销毁。
• 尽管 z 在第二次迭代中引用全局对象,编译器会处理 z 将自身作为本地引用,并在以下情况下调用所引用对象的析构函数 z 超出范围。

如果你打算让引用潜在地指向一个全局对象,并希望避免额外的破坏,你需要以不同的方式管理生命周期。

方法很少 :

在循环外声明引用 :

int main(int argc, char ** argv) {
    (void)argc, (void)argv;
    printf("%s: begin\n", __func__);
    const S& z = s; // Initialize with the global initially
    for (int i=0; i<2; i++) {
        if (i == 0) {
            const S temp = f(); // Create a temporary
            z = temp;           // Try to reassign - ERROR: references cannot be reseated
        } else {
            z.g(); // Access the global
        }
    }
    printf("%s: end\n", __func__);
}

使用指针:

int main(int argc, char ** argv) {
    (void)argc, (void)argv;
    printf("%s: begin\n", __func__);
    const S* pz = &s;
    S temp;
    for (int i=0; i<2; i++) {
        if (i == 0) {
            temp = f();
            pz = &temp;
        }
        pz->g();
    }
    printf("%s: end\n", __func__);
}

循环外的条件逻辑:

int main(int argc, char ** argv) {
    (void)argc, (void)argv;
    printf("%s: begin\n", __func__);
    {
        const auto & z = f();
        z.g();
    }
    {
        const auto & z = s;
        z.g();
    }
    printf("%s: end\n", __func__);
}