为什么右值引用模板变量能够绑定到左值

Question

为什么右值引用模板变量

b<int>

能够绑定到左值

a

？

#include <iostream>

int a = 3;

template<typename T>
T&& b = a;

int main() {
    if(std::is_same_v<decltype(b<int>), int&&>) {
        std::cout << "same\n";
    } else {
        std::cout << "different\n";
    }
}

Output: same

Answer 1

为什么右值引用模板变量

b<int>

能够绑定到左值

a

？

本题假设错误。右值引用

b<int>

无法绑定到

a

。通过您的实施，没有错误，因为

decltype(b<int>)

本身不会导致

b<int>

的实例化。

这是否可以有点不清楚。对应引用自C++17草案标准如下[temp.inst/6]:

除非变量模板特化已被显式实例化或显式特化，否则变量模板特化在使用特化时隐式实例化.

According to this quote，我认为应该实例化

b

，因为使用了

b<int>

（即使在未评估的上下文中）。

不过现在的草案，措辞不一样了[temp.inst/7/1]:

除非变量模板特化是声明的特化，否则当变量模板特化在需要变量定义存在的上下文中被引用时，或者定义的存在影响程序的语义时，隐式实例化。

无论如何，一旦你确定实例是必需的，你就会得到一个编译错误。

现场演示：https://godbolt.org/z/Ws5ajxWYM

Answer 2

我想从评论和大牛的回答中总结集体智慧

在模板上下文中，

T&&

并不意味着r值引用而是转发引用（也称为通用引用）。将其视为以下替代（Godbolt 证明）：

T = int    ==> T&& type is int&&
T = int&   ==> T&& type is int&
T = int&&  ==> T&& type is int&&

因此，在您的代码中：

template<typename T>
T&& b = a;

// On different instantiations this generates:
int&& b<int> = a;    // error, can't bind rvalue reference to lvalue
int& b<int&> = a;    // ok
int&& b<int&&> = a;  // error, can't bind rvalue reference to lvalue

因此，只有

b<int&>

会编译（演示 Godbolt）。

decltype(b<int>)

恰好通过编译的原因是

decltype

运算符 仅检查声明是否格式正确 但不进行任何实例化，因此 不验证定义是否格式正确。有关基于 C++ 标准措辞的更深入解释，请参阅 Daniel 的回答。