Краткий ответ

Если временный объект привязан к локальной ссылке, его время жизни обычно продлевается до конца времени жизни этой ссылки. Возврат такой ссылки из функции опасен: локальная ссылка уничтожается при выходе из функции, временный объект тоже уничтожается, а у вызывающего кода остаётся висячая ссылка.

Исторический контекст

В C++ временные объекты часто создаются неявно: например, при преобразовании значения, возврате объекта или вызове конструктора. Чтобы временный объект можно было безопасно использовать в нескольких выражениях, язык продлевает его время жизни при привязке к определённым ссылкам.

Это позволяет обращаться с временным объектом почти как с обычным именованным объектом, не требуя вручную выделять для него память. Однако продление связано с конкретным контекстом привязки и не передаётся другим ссылкам автоматически.

Постановка проблемы

Локальная ссылка сама по себе не владеет объектом и не переносит его время жизни за пределы области видимости. Если вернуть такую ссылку из функции, вызывающий код получит адрес объекта, который уже уничтожен.

Обращение к результату после возврата из функции приводит к неопределённому поведению. Ошибка особенно коварна, потому что память может выглядеть неизменённой, и дефект не обязательно проявится сразу.

Подробное решение

Продление действует, когда временный объект непосредственно привязывается к локальной ссылке, включая ссылку на константный объект или подходящую rvalue-ссылку. Время жизни временного объекта становится не больше и не меньше времени жизни ссылки: для локальной ссылки это обычно конец её области видимости.

#include <string>

const std::string& get_text() {
    const std::string& local = std::string("data");
    return local;
}

int main() {
    const auto& safe = std::string("ok");
    const auto& bad = get_text();
}

В main временная строка, привязанная к safe, живёт до конца main. В get_text строка живёт только до выхода из функции; после этого bad ссылается на уничтоженный объект.

Продление не означает, что ссылка становится владельцем объекта. Нельзя также рассчитывать на продление в любом месте: временный объект, переданный как ссылочный параметр функции, обычно живёт только до конца полного выражения с вызовом. Временный объект, возвращаемый через ссылку, также не получает новое продление времени жизни.

Безопасные варианты — вернуть объект по значению, передать объект во внешний владеющий объект или сохранить его в подходящем владельце, например std::string. Возврат ссылки допустим только тогда, когда заранее гарантировано, что объект, на который она указывает, переживёт вызов функции.

Ситуация из практики

Функция форматирования возвращает ссылку на локальную строку, чтобы избежать копирования. Вариант с локальной ссылкой выглядит эффективным, но создаёт висячую ссылку сразу после завершения функции.

Можно вернуть указатель или ссылку на статический объект, но это ограничивает потокобезопасность и приводит к совместному изменяемому состоянию. Можно использовать динамическое выделение памяти, однако тогда появляется сложность владения и риск утечки.

Практически предпочтительно вернуть строку по значению. Современный C++ обычно устраняет лишние копирования за счёт перемещения и гарантированного или допускаемого устранения копирования, а время жизни результата становится понятным и безопасным.

Что кандидаты часто упускают

Продлевается ли время жизни временного объекта при передаче его в функцию по ссылочному параметру?

Нет, не до времени жизни параметра как такового. Временный объект обычно живёт до конца полного выражения, содержащего вызов функции. Поэтому использовать ссылочный параметр внутри функции можно, но сохранять эту ссылку после завершения вызова нельзя.

Продлевает ли новая ссылка время жизни временного объекта повторно?

Нет. Если временный объект уже был привязан к ссылке, а затем другая ссылка инициализирована через первую, это не создаёт нового продления. Время жизни определяется исходным контекстом привязки, а не количеством последующих ссылок.

Безопасно ли хранить ссылку на временный объект внутри объекта, созданного через динамическое выделение?

Не всегда. Временный объект, привязанный к ссылочному члену при использовании выражения создания динамического объекта, обычно живёт только до конца полного выражения, содержащего это создание, а не столько же, сколько динамический объект. Поэтому ссылочный член может быстро стать висячим; для долгого хранения следует хранить значение или явное владеющее представление объекта.