为何返回字符串字面量的引用会触发Segmentation fault？

先还原两段代码 #

第一段（触发崩溃的代码） #

#include <iostream>
#include <string>

const std::string& f() {
    return "abc";
}

std::string&& g() {
    return "xyz";
}

int main() {
    const std::string& s1 = f();
    std::string&& s2 = g();
    std::cout << s1 << std::endl; // 未定义行为，可能侥幸运行
    std::cout << s2 << std::endl; // 触发Segmentation fault
    return 0;
}

第二段（正常运行的代码） #

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    const std::string& s = "abc";
    std::string&& t = "xyz";
    std::cout << s << std::endl;
    std::cout << t << std::endl;
    return 0;
}

崩溃原因 #

第一段代码的核心问题：悬垂引用 #

• 函数f返回const std::string&时，字符串字面量"abc"会被隐式转换为临时std::string对象，函数返回的是这个临时对象的引用。根据C++规则，该临时对象的生命周期仅持续到函数调用表达式结束，也就是f()执行完成后，临时对象就会被销毁。后续s1绑定的是一个已销毁的对象，属于悬垂引用，访问它是未定义行为（可能侥幸运行，也可能崩溃）。
• 函数g返回std::string&&时，同样会先构造临时std::string对象，返回的是这个临时对象的右值引用。临时对象同样在g()调用结束后销毁，s2成为悬垂引用，后续访问时刚好触发内存访问错误，导致段错误。

两段代码的差异：临时对象生命周期的延长规则 #

C++有一条关键规则：当临时对象被const左值引用或右值引用直接绑定时，临时对象的生命周期会被延长到与引用变量的生命周期一致。

• 第二段代码中，const std::string& s = "abc"和std::string&& t = "xyz"都是直接将引用绑定到临时构造的std::string对象，因此临时对象的生命周期被延长到main函数结束，访问时对象仍然有效，所以能正常运行。
• 第一段代码中，引用绑定的是函数返回的引用，而非直接绑定临时对象。函数返回的引用指向的临时对象已在函数返回时销毁，生命周期延长规则不适用，因此引用变成悬垂。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Alexey Starinsky