C++标准下将xvalue作为lvalue返回的代码合法性判定

结论 #

你编写的原始代码是完全符合C++标准的合法代码，GCC 11.2的报错属于该版本的编译器bug，GCC 12及以上版本已经修复了该问题。

原理说明 #

1. 核心规则铺垫

• 右值引用类型的变量本身是左值：只要是有名字、可以取地址的变量，哪怕它的类型是右值引用，它作为表达式时的值类别都是左值
• decltype作用于带括号的左值表达式时，推导结果是左值引用：对于类型为T的左值表达式，decltype(表达式)的结果为T&
• decltype(auto)作为返回类型时，会直接用decltype(return 后的表达式)推导实际的返回类型

2. 代码合法性推导
   当你调用RtoL(std::move(x))时，泛型lambda的auto&&参数会推导为int&&，即参数r的类型是int&&；
   return (r)中的(r)是左值表达式，decltype((r))的推导结果是int&，因此lambda的实际返回类型是int&；
   左值r完全可以合法绑定到左值引用返回类型int&，代码没有任何语法或语义违规。

3. GCC 11.2报错的原因
   该版本的GCC在处理泛型lambda的decltype(auto)返回类型推导时存在逻辑bug，错误地将返回类型推导为了参数的右值引用类型int&&，才会抛出「无法将int左值绑定到int&&右值引用」的错误提示，该判定不符合C++标准要求。

4. 关于修改后代码的说明
   你将return语句改为return static_cast<decltype(r)&&>(r);后，返回的表达式是int&&类型的xvalue，decltype推导得到的返回类型也是int&&，自然所有编译器都不会报错，但此时返回值是右值，和你原本「接收右值返回左值」的设计目标完全不符。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Enlico