编译器会为const引用创建临时变量

上节我们讲到，引用不能绑定到临时数据，这在大多数情况下是正确的，但是当使用 const 关键字对引用加以限定后，引用就可以绑定到临时数据了。下面的代码演示了引用和 const 这一对神奇的组合：

typedef struct{
    int a;
    int b;
} S;
int func_int(){
    int n = 100;
    return n;
}
S func_s(){
    S a;
    a.a = 100;
    a.b = 200;
    return a;
}
S operator+(const S &A, const S &B){
    S C;
    C.a = A.a + B.a;
    C.b = A.b + B.b;
    return C;
}
int main(){
    int m = 100, n = 36;
    const int &r1 = m + n;
    const int &r2 = m + 28;
    const int &r3 = 12 * 3;
    const int &r4 = 50;
    const int &r5 = func_int();
    S s1 = {23, 45};
    S s2 = {90, 75};
    const S &r6 = func_s();
    const S &r7 = s1 + s2;
    return 0;
}

这段代码在 GCC 和 Visual C++ 下都能够编译通过，这是因为将常引用绑定到临时数据时，编译器采取了一种妥协机制：编译器会为临时数据创建一个新的、无名的临时变量，并将临时数据放入该临时变量中，然后再将引用绑定到该临时变量。注意，临时变量也是变量，所有的变量都会被分配内存。

为什么编译器为常引用创建临时变量是合理的，而为普通引用创建临时变量就不合理呢？

1) 我们知道，将引用绑定到一份数据后，就可以通过引用对这份数据进行操作了，包括读取和写入（修改）；尤其是写入操作，会改变数据的值。而临时数据往往无法寻址，是不能写入的，即使为临时数据创建了一个临时变量，那么修改的也仅仅是临时变量里面的数据，不会影响原来的数据，这样就使得引用所绑定到的数据和原来的数据不能同步更新，最终产生了两份不同的数据，失去了引用的意义。

以《C++引用的概念与基本使用》一节中讲到的 swap() 函数为例：

void swap(int &a, int &b){
    int temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}

如果编译器会为 a、b 创建临时变量，那么函数调用swap(10, 20)就是正确的，但是 10 不会变成 20，20 也不会变成 10，所以这种调用是毫无意义的。

总起来说，不管是从“引用的语义”这个角度看，还是从“实际应用的效果”这个角度看，为普通引用创建临时变量都没有任何意义，所以编译器不会这么做。

2) const 引用和普通引用不一样，我们只能通过 const 引用读取数据的值，而不能修改它的值，所以不用考虑同步更新的问题，也不会产生两份不同的数据，为 const 引用创建临时变量反而会使得引用更加灵活和通用。

以上节的 isOdd() 函数为例：

bool isOdd(const int &n){  //改为常引用
    if(n/2 == 0){
        return false;
    }else{
        return true;
    }
}

由于在函数体中不会修改 n 的值，所以可以用 const 限制 n，这样一来，下面的函数调用就都是正确的了：

int a = 100;
isOdd(a);  //正确
isOdd(a + 9);  //正确
isOdd(27);  //正确
isOdd(23 + 55);  //正确

对于第 2 行代码，编译器不会创建临时变量，会直接绑定到变量 a；对于第 3~5 行代码，编译器会创建临时变量来存储临时数据。也就是说，编译器只有在必要时才会创建临时变量。