为什么 operator* of rvalue unique_ptr return 是左值？

Question

使用来自“死”unique_ptr 的 operator* 的 return 值是错误的。

以下代码可以编译，但当然会导致未定义的行为：

auto& ref = *std::make_unique<int>(7);
std::cout << ref << std::endl;

为什么标准没有为 std::unique_ptr 的右值创建 return 类型的运算符 * 内部值的 rvalue，而不是一个 lvalue，像这样：

// could have been done inside unique_ptr
T& operator*() & { return *ptr; }
T&& operator*() && { return std::move(*ptr); }

在这种情况下可以正常工作：

std::cout << *std::make_unique<int>(7) << std::endl;

但是开头的代码无法编译（无法将右值绑定到左值）。

旁注：当然有人可能仍然会写出像下面这样的糟糕代码，但恕我直言，它更冗长地说“我是 UB”，因此与此讨论不太相关：

auto&& ref = *std::make_unique<int>(7);
std::cout << ref << std::endl;

operator* 将 std::unique_ptr 的右值转换为 return 的左值引用有什么好的理由吗？

Answer 1

你的代码，就涉及的值类别和基本思想而言，相当于：

auto &ref = *(new int(7));

new int(7) 产生一个指针对象，它是一个纯右值表达式。取消引用该纯右值会导致左值表达式。

无论指针对象是右值还是左值，对指针应用*都会得到左值。这不应该仅仅因为指针是 "smart".

而改变

Answer 2

std::cout << *std::make_unique<int>(7) << std::endl; 已经工作，因为临时在完整表达式的末尾消失。

T& operator*() & { return *ptr; }
T&& operator*() && { return std::move(*ptr); }

不会避免悬挂引用，（以您的示例为例）

auto&& ref = *std::make_unique<int>(7); // or const auto&
std::cout << ref << std::endl;

但实际上，会避免将临时值绑定到非常量左值引用。

另一个更安全的选择是：

T& operator*() & { return *ptr; }
T operator*() && { return std::move(*ptr); }

允许延长生命周期，但这会执行一般情况下不一定需要的额外移动构造函数。

Answer 3

问得好！

在没有深入研究相关论文和设计讨论的情况下，我认为有几点可能是这个设计决定的原因：

正如@Nicol Bolas 提到的，这是内置（原始）指针的行为方式，因此 "do as int does" 在这里应用为 "do as int* does"。

这类似于 unique_ptr（和其他库类型）不传播 constness（这反过来也是我们添加 propagate_const 的原因）的事实。
下面的代码片段呢？它不会根据您建议的更改进行编译，但它是不应被阻止的有效代码。

class Base { virtual ~Base() = default; };
class Derived : public Base {};
void f(Base&) {}

int main()
{
    f(*std::make_unique<Derived>());
}

(godbolt - 如果我们的 operator* 重载被注释掉，它会编译)

对于您的旁注：我不确定 auto&& 说 "I'm UB" 是否更大声。相反，有些人会争辩说 auto&& 应该是我们在许多情况下的默认值（例如基于范围的 for 循环；甚至建议为 "terse-notation range-based for loop" 自动插入（这不被接受，但是仍然...））。让我们记住 rvalue-ref 具有与 const & 相似的效果，延长临时文件的生命周期（在已知限制内），因此它不一定看起来像一般的 UB。

为什么 operator* of rvalue unique_ptr return 是左值？

Why does operator* of rvalue unique_ptr return an lvalue?

c++

undefined-behavior

rvalue-reference

unique-ptr

c++11

operator* 将 std::unique_ptr 的右值转换为 return 的左值引用有什么好的理由吗？