C++三元表达式为何触发拷贝？true分支执行仍出现拷贝

问题代码 #

#include <iostream>
struct X {
    X() = default;
    X(int value) : value(value) {}
    X(const X &x) : value(x.value) {
        std::cout << "copy" << std::endl;    
    }
    int value = 0;  
};

struct Z {
    Z(const X &x) : x(x) {}
    const X &get_x() const {return x;}
    X x;    
};

X get_x(const Z &z) {
    return z.get_x();
}

int main() {
    X x1(2);
    Z z1(x1);
    std::cout << "----" << std::endl;
    const X &x2 = (true) ? z1.get_x() : get_x(z1);    // (1)
    std::cout << "----" << std::endl;
    const X &x3 = (true) ? z1.get_x() : z1.get_x();   // (2)
}

输出结果 #

copy
----
copy
----

原因解析 #

核心在于C++三元运算符的结果类型统一规则：

• 代码中的(2)行，两个分支返回的都是const X&类型，因此三元表达式的结果类型直接是const X&，可以直接绑定到x3，不会触发拷贝。
• 代码中的(1)行，true分支返回const X&，但false分支返回的是X（值类型）。编译器在编译阶段必须确定三元表达式的唯一结果类型，此时会将引用类型转换为值类型：它会把true分支引用的z1.x拷贝生成一个临时X对象，作为三元表达式的结果，再将x2绑定到这个临时对象。

这个类型转换逻辑是编译期决定的，和运行时实际执行哪个分支无关。哪怕条件是true，编译器依然会生成拷贝代码来满足类型统一要求，因此触发了拷贝构造函数。

另外，开头的第一个copy是创建Z对象z1时，其成员x从x1拷贝初始化导致的，属于预期行为。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者JakeTuero