为何std::views::transform组合调用会产生异常输出？

以下是测试代码：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <ranges>

struct S
{
    float x = 150.f;
    S f() const
    {
        return *this;
    }
};

int main()
{
    std::vector<S> vec{
        { 1.f },
        { 2.f }
    };

    std::cout << "\nCreated\n";

    for ( const auto& l : vec )
    {
        std::cout << l.f().x << ' ';
    }
    std::cout << "\nView0\n";
    
    for ( float t : vec
                    | std::views::transform( &S::f )
                    | std::views::transform( &S::x )
        )
    {
        std::cout << t << ' ';
    }
    std::cout << "\nView1\n";

    auto view1
        = vec
        | std::views::transform( &S::f )
        | std::views::transform( [] ( const S& l ) { return l.x; } );

    for ( float t : view1 )
    {
        std::cout << t << ' ';
    }
}

开启优化的Clang和GCC运行后输出：

Created
1 2 
View0
0 0 
View1
1 2

GCC开启-Wall -Wextra -pedantic-errors时的警告：

<source>:33:52: warning: using a dangling pointer to an unnamed temporary [-Wdangling-pointer=]
   33 |                     | std::views::transform( &S::x )
      |                                                    ^
In file included from <source>:3:
/opt/compiler-explorer/gcc-14.1.0/include/c++/14.1.0/ranges:1949:54: note: unnamed temporary defined here
 1949 |           { return std::__invoke(*_M_parent->_M_fun, *_M_current); }
<source>:33:52: warning: '<unnamed>.S::x' may be used uninitialized [-Wmaybe-uninitialized]
   33 |                     | std::views::transform( &S::x )
      |                                                    ^
/opt/compiler-explorer/gcc-14.1.0/include/c++/14.1.0/ranges:1949:54: note: '<anonymous>' declared here
 1949 |           { return std::__invoke(*_M_parent->_M_fun, *_M_current); }

原因分析 #

View0的问题：临时对象悬空引发未定义行为 #

1. 第一个std::views::transform(&S::f)会对容器中的每个S对象调用f()，而f()的返回类型是S（值返回），因此每次调用都会生成一个临时S对象。
2. 第二个std::views::transform(&S::x)使用成员指针&S::x来访问成员。此时transform内部的逻辑是先获取临时对象的地址，再通过成员指针读取x——但这个临时对象在第一个transform的调用完成后就会被立即销毁，导致后续访问的是悬空指针指向的内存，这属于C++标准明确的未定义行为，输出结果完全不可预测（可能是0、垃圾值甚至程序崩溃）。

为什么Created和View1能正常工作？ #

• Created区块：循环中l.f().x是直接在表达式中访问临时对象的成员，C++规则会将临时对象的生命周期延长到整个表达式结束（即std::cout调用完成），因此能正确读取到值。
• View1区块：第二个transform使用lambda表达式[] (const S& l) { return l.x; }，lambda接收的是临时对象的常量引用。根据C++规则，绑定到常量引用的临时对象生命周期会延长到引用的生命周期结束（即lambda函数调用期间），因此可以安全访问l.x，不会出现悬空问题。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Andrew