当发现老公与小三同居时，你完全可以通过法律手段来维护自身的合法权益，以下是对此问题的全面分析：
一、刑事方面：重婚罪的判定与处理
构成条件：
- 若老公与小三以夫妻名义持续、稳定地共同生活居住，则可能构成重婚罪。根据《中华人民共和国刑法》第二百五十八条的规定，有配偶而重婚的，或者明知他人有配偶而与之结婚的，处二年以下有期徒刑或者拘役。
证据收集：
- 关键证据包括但不限于周围邻居的证人证言、两人共同生活的照片和视频、相关书信和聊天记录等，这些都能证明他们以夫妻名义相称。例如，如果邻居能证明他们长期以夫妻名义共同生活，或者他们公开以夫妻名义参加社交活动，这些都可以作为证据。
法律程序：
- 你可以向公安机关报案，由公安机关立案侦查；也可以自行收集证据后向人民法院提起刑事自诉。如果证据充分，法院认定重婚罪成立，老公和小三都将面临刑事责任。
二、民事方面：离婚诉讼及损害赔偿
财产分配：
- 在提起离婚诉讼时，你作为无过错方，可以主张老公作为过错方在分割夫妻共同财产时应当少分或不分。这需要提供证据证明老公与小三同居的事实，如房屋租赁合同、水电费缴费记录等。例如，如果老公将夫妻共同财产用于与小三的共同生活，你可以要求法院在分割财产时予以考虑。
损害赔偿：
- 你还有权请求损害赔偿，包括物质损害赔偿和精神损害赔偿。物质损害赔偿涉及因老公过错行为造成的直接经济损失，如你因处理此事而产生的交通费、住宿费等；精神损害赔偿则是对你因老公与小三同居行为遭受精神痛苦的补偿。
三、对小三的法律责任
侵犯配偶权：
- 如果小三与有配偶者以夫妻名义共同生活，可能构成对原配配偶权的侵害。你可以基于配偶权，向法院起诉要求小三停止侵害行为。
财产返还：
- 若有配偶者擅自将夫妻共同财产赠与小三，这种赠与行为可能因侵犯了原配的财产共有权而被认定无效。你有权要求小三返还受赠财产。例如，如果老公将夫妻共同存款转账给小三，你可以要求小三返还这笔款项。
精神损害赔偿：
- 若小三的行为对你造成了精神损害，你同样可以主张精神损害赔偿。这需要提供证据证明小三的行为与你遭受的精神损害之间存在因果关系。
四、建议与注意事项
证据合法性：
- 收集证据时要确保证据的合法性、真实性和关联性，避免使用非法手段获取证据，以免影响案件的胜诉可能性。例如，不要通过非法侵入他人住宅或窃听他人通话等方式获取证据。
保持冷静理智：
- 在处理此类问题时，你应保持冷静和理智，通过法律途径来维护自己的合法权益，避免采取过激行为导致不必要的法律后果。例如，不要与小三发生肢体冲突或损坏他人财物等。
综上所述，当发现老公与小三同居时，你可以根据实际情况和法律规定选择合适的法律途径来维护自己的权益。在维权过程中，要注重证据的收集和法律的适用，以确保自己的合法权益得到有效保护。如果你有任何具体的法律问题或需要进一步的法律帮助，请直接向我咨询。