为何C++类无法持有const char字符串的引用？背后原理解析

以下是测试代码：

class has_a_str_ref {
  const string& str;

 public:
  has_a_str_ref(string const& s) : str(s) {}
  void show() { std::cout << str << std::endl; }
};
int main() {
  const char* s = "abc";
  // const char s[] = "abc"; // 同样失效
  // string s = "abc"; // 正常工作
  has_a_str_ref x(s);
  std::cout << s << std::endl;
  x.show();
  std::cout << s << std::endl;
  return 0;
}

注：使用-fsanitize=address编译

请问这背后发生了什么？

原因分析 #

• 临时对象的生命周期限制：当传入const char*或const char[]类型的C风格字符串时，编译器会自动创建一个临时std::string对象，用来匹配构造函数的const std::string&参数。但这个临时对象的生命周期极短——仅在构造函数调用的表达式（即has_a_str_ref x(s);这一行）执行完毕后就会被立即销毁。
• 悬空引用的产生：类成员const std::string& str绑定的正是这个已销毁的临时对象。后续调用x.show()时，引用指向的内存已经被释放，此时访问属于未定义行为，会出现引用失效、输出乱码甚至内存报错（-fsanitize=address工具就是用来检测这类内存非法访问的）。
• 直接传std::string正常的原因：如果传入的是提前创建好的std::string对象，引用会绑定到这个生命周期和main函数变量一致的对象上，不会提前被销毁，因此引用始终有效。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Pluveto