C++11与C++17标准下临时初始化与引用初始化的原理探究——以const int&绑定double变量为例

首先咱们先对齐几个关键概念，避免混淆：

• prvalue：纯右值，本质是一个代表值的表达式，不是实际存在的对象（比如字面量4、转换表达式的结果）。
• xvalue：亡值，属于glvalue（左值范畴）的一种，专门用来指代临时对象。
• 临时物化：把prvalue转换为xvalue的过程，这个过程会实际创建一个临时对象，让表达式能指代它。

1. C++11标准下的正确解释 #

你的可能性2更接近标准逻辑，但需要修正细节：
当执行const int &ref = val;时，步骤是：

1. 因为val是double类型，和const int&的类型不匹配，会触发隐式转换：将val的值转换为int类型的prvalue（值为4）。
2. 但引用只能绑定到glvalue（左值或亡值），不能直接绑定到prvalue，所以此时会触发临时物化：把这个int类型的prvalue转换为xvalue，这个过程会创建一个实际的int临时对象（值为4）。
3. 最后，ref绑定到这个物化后的xvalue（也就是那个临时对象），并且根据C++规则，这个临时对象的生命周期会被延长，和ref的生命周期保持一致。

可能性1的错误在于：引用不能直接绑定到prvalue，必须经过临时物化转换成glvalue后才能绑定，所以不存在“直接绑定到prvalue”的情况。

2. C++17标准下的正确解释 #

C++17对prvalue的模型做了重大调整，引入了“表达式对象”的概念，此时你的两种可能性都不完全准确，正确逻辑是：
当执行const int &ref = val;时：

1. 同样先触发隐式转换，将val转换为int类型的prvalue（值为4）。
2. 在C++17中，当需要将prvalue绑定到const左值引用时，会直接创建临时对象——这里的prvalue不再是单纯的“值”，而是直接对应临时对象的初始化表达式，不需要额外的“临时物化”步骤来转换成xvalue。
3. ref直接绑定到这个刚创建的int临时对象，生命周期同样被延长。

简单说，C++17简化了prvalue的处理，去掉了显式的物化步骤，prvalue在需要对象上下文（比如绑定引用）时，会直接初始化临时对象，引用直接绑定到这个对象。

3. 临时对象的数量问题 #

不管是C11还是C17，都只会存在一个临时对象，你的“两个临时对象”的猜想是错误的，原因如下：

• prvalue本身不是对象，只是一个代表值的表达式，不会占用内存空间，也不是实际存在的对象。
• 在C++11中，临时物化的过程是创建唯一的临时对象，把prvalue的值赋给它，然后用xvalue指代这个对象——不存在“prvalue产生的临时对象”，只有物化后创建的那一个。
• 在C++17中，prvalue直接用来初始化临时对象，从始至终只有这一个临时对象，没有中间的额外对象。

总结：prvalue是“值的表达式”，不是对象；xvalue是指代临时对象的表达式；临时对象只有一个，要么是C11中物化创建的，要么是C17中prvalue直接初始化的。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Richard