为何遍历std::map的第4个for循环无法编译？

示例代码 #

std::map<std::string, std::string> m{{"key1","v1"},{"key2","v2"}};
// #1
for (const std::pair<const std::string, std::string>& el : m)
{
    std::cout << "el->first   " << &el.first << " ";
    std::cout << "el->second  " << &el.second << std::endl;
}
// #2
for (std::pair<const std::string, std::string>& el : m)
{
    std::cout << "el->first   " << &el.first << " ";
    std::cout << "el->second  " << &el.second << std::endl;
}
// #3  
for (const std::pair<std::string, std::string>& el : m)
{
    std::cout << "el->first   " << &el.first << " ";
    std::cout << "el->second  " << &el.second << std::endl;
}
// #4
for (std::pair<std::string, std::string>& el : m)
{
    std::cout << "el->first   " << &el.first << " ";
    std::cout << "el->second  " << &el.second << std::endl;
}

问题 #

无法理解为何最后一个循环（#4）无法编译，而其他循环可以。错误提示为无法将pair<string,string>转换为pair<const string,string>，但为何只有第3个循环不受此问题影响？

原因解析 #

首先明确：std::map的元素类型是std::pair<const Key, T>，这里就是std::pair<const std::string, std::string>，范围循环遍历的是map中元素的引用，类型匹配规则决定了编译是否通过：

• #1 循环：const std::pair<const std::string, std::string>& el
  类型完全匹配map的元素类型，const修饰表示不能修改元素，直接绑定map中元素的引用，编译通过。

• #2 循环：std::pair<const std::string, std::string>& el
  同样匹配map的元素类型，非const引用允许修改元素的second（first是const无法修改），可以直接绑定map中元素的引用，编译通过。

• #3 循环：const std::pair<std::string, std::string>& el
  这里类型不直接匹配，但const左值引用可以绑定临时对象。编译器会自动创建一个临时的std::pair<std::string, std::string>对象，将map元素的first（const string）拷贝到临时对象的first，second直接拷贝，然后const引用绑定这个临时对象。临时对象的生命周期会延长到引用的生命周期，因此编译通过。注意：这里的el是临时对象的引用，打印的地址不是map中元素的地址。

• #4 循环：std::pair<std::string, std::string>& el
  非const左值引用不能绑定临时对象。编译器同样会尝试生成临时的std::pair<std::string, std::string>，但C++规则禁止非const左值引用绑定临时右值，因此编译报错。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Fzza