C++17下使用std::tie绑定bool位域成员出现取值异常问题

• C++标准明确规定：位域成员无法直接绑定到左值引用。当你尝试将位域绑定到const T&类型的引用时，编译器会隐式生成一个存储了位域值的临时对象，再将引用绑定到这个临时对象上。
• std::tie的作用是生成存储参数左值引用的std::tuple，你将位域传入std::tie时，tuple中实际存储的是临时对象的引用，这个临时对象在tie函数调用结束后就会被销毁，返回的tuple就持有了悬垂引用，访问悬垂引用属于未定义行为，因此你读到的值不符合预期。
• 你直接单独定义const bool& ref_1 = default_bitmask.first;时，临时对象的生命周期会被延长到和引用变量ref_1一致，因此访问是合法的，表现符合预期。

你只需要将tie函数修改为按值返回tuple即可，避免引用悬垂问题：

#include <cassert>
#include <tuple>

struct Bitmask
{
    Bitmask( )
        : first{true}
        , second{false}
        , third{false}
    {
    }

    bool first : 1;
    bool second : 1;
    bool third : 1;
};

auto
tie( const Bitmask& self )
{
    // 替换std::tie为std::make_tuple，按值存储位域的拷贝
    return std::make_tuple( self.first, self.second, self.third );
}

int main()
{
    Bitmask default_bitmask; 
    Bitmask custom_bitmask;
    custom_bitmask.first = false;
    custom_bitmask.second = true;

    const bool& ref_1 = default_bitmask.first;
    const bool& ref_2 = custom_bitmask.first;

    assert( ref_1 != ref_2 ); // 正常通过

    assert( std::get< 0 >( tie( default_bitmask ) ) == true ); // 正常通过
    assert( std::get< 0 >( tie( custom_bitmask ) ) == false ); // 正常通过
}

补充说明：如果你希望通过tuple修改原结构体的位域成员是无法实现的，C++不支持指向位域的指针或可修改左值引用，因此按值返回tuple是满足比较需求的最优方案。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者nyarlathotep108