std::initializer_list 中的 std::shared_ptr 似乎过早地被破坏

Posted 2023-02-22

【中文标题】std::initializer_list 中的 std::shared_ptr 似乎过早地被破坏

【英文标题】：std::shared_ptr in an std::initializer_list appears to be getting destroyed prematurely

【发布时间】：2014-04-07 22:35:35

【问题描述】：

编辑：这确实是由 Visual Studio 中的一个错误引起的 - 它已经被修复。 将 Update 2 应用到 Visual Studio (release candidate available here) 后，该问题无法重现。我道歉;我以为我的补丁是最新的。

---

我一生都无法弄清楚为什么在 Visual Studio 2013 中运行以下代码时会出现段错误：

#include <initializer_list>
#include <memory>

struct Base

    virtual int GetValue()  return 0; 
;

struct Derived1 : public Base

    int GetValue() override  return 1; 
;

struct Derived2 : public Base

    int GetValue() override  return 2; 
;

int main()

    std::initializer_list< std::shared_ptr<Base> > foo
        
            std::make_shared<Derived1>(),
            std::make_shared<Derived2>()
        ;

    auto iter = std::begin(foo);
    (*iter)->GetValue(); // access violation

    return 0;

我希望 initializer_list 拥有创建的 shared_ptrs 的所有权，将它们保持在范围内直到 main 结束。

奇怪的是，如果我尝试访问列表中的第二项，我会得到预期的行为。例如：

    auto iter = std::begin(foo) + 1;
    (*iter)->GetValue(); // returns 2

考虑到这些事情，我猜这可能是编译器中的一个错误——但我想确保我没有忽略一些解释为什么会出现这种行为（例如，可能是如何处理右值） initializer_lists)。

这种行为在其他编译器中是否可以重现，或者有人可以解释可能发生的情况吗？

【问题讨论】：

如果您使用析构函数（例如使用std::cerr 或OutputDebugString），您是否会遇到同样的失败？如果行为仍然存在，析构函数是否提前运行？

似乎与 g++ 4.7 一起工作正常。可能会增加您的分析，即编译器可能存在问题。

请注意，shared_ptr 可能会被销毁。 std::shared_ptr<Base> 对象通过转换临时 std::shared_ptr<Derived1>（和 2）对象来初始化。但这不应该导致Derived1（和2）对象本身的死亡，因为在shared_ptr 转换期间每个对象的引用计数应该达到2。或者也许移动构造函数用于转换并且引用计数被盗。

并不是说这有多大帮助，但同样可以在 clang++ 上正常工作（调试和所有）； （Apple LLVM 版本 5.1 (clang-503.0.38)（基于 LLVM 3.4svn））。 g++ 4.8 也是如此。

感谢其他编译器的所有信息。 @BenVoigt 这是有道理的。我曾尝试使用调试器进入一些 MSFT 标头以更好地了解正在发生的事情，但很快就迷失了自己。作为一个额外的数据点：如果我像这样在列表中创建 4 个项目，则访问前 两个 会导致访问冲突。

【参考方案1】：

请参阅original answer 以分析问题中代码的对象生命周期。这个隔离了错误。

---

我做了一个最小的复制。它的代码更多，但涉及的库代码要少得多。并且更容易追踪。

#include <initializer_list>

template<size_t N>
struct X

    int i = N;

    typedef X<N> self;
    virtual int GetValue()  return 0; 
    X()                                std::cerr << "X<" << N << ">() default ctor" << std::endl; 
    X(const self& right) : i(right.i)  std::cerr << "X<" << N << ">(const X<" << N << "> &) copy-ctor" << std::endl; 
    X(self&& right)      : i(right.i)  std::cerr << "X<" << N << ">(X<" << N << ">&&      ) moving copy-ctor" << std::endl; 

    template<size_t M>
    X(const X<M>& right) : i(right.i)  std::cerr << "X<" << N << ">(const X<" << M << "> &) conversion-ctor" << std::endl; 
    template<size_t M>
    X(X<M>&& right)      : i(right.i)  std::cerr << "X<" << N << ">(X<" << M << ">&&      ) moving conversion-ctor" << std::endl; 

    ~X()  std::cerr << "~X<" << N << ">(), i = " << i << std::endl; 
;

template<size_t N>
X<N> make_X()  return X<N>; 

#include <iostream>
int main()

    std::initializer_list< X<0> > foo
        
            make_X<1>(),
            make_X<2>(),
            make_X<3>(),
            make_X<4>(),
        ;

    std::cerr << "Reached end of main" << std::endl;

    return 0;

两个 x64 上的输出都不好：

C:\Code\SO22924358>cl /EHsc minimal.cpp
Microsoft (R) C/C++ Optimizing Compiler Version 18.00.21005.1 for x64
Copyright (C) Microsoft Corporation.  All rights reserved.

minimal.cpp
Microsoft (R) Incremental Linker Version 12.00.21005.1
Copyright (C) Microsoft Corporation.  All rights reserved.

/out:minimal.exe
minimal.obj

C:\Code\SO22924358>minimal
X<1>() default ctor
X<0>(X<1>&&      ) moving conversion-ctor
X<2>() default ctor
X<0>(X<2>&&      ) moving conversion-ctor
X<3>() default ctor
X<0>(X<3>&&      ) moving conversion-ctor
X<4>() default ctor
X<0>(X<4>&&      ) moving conversion-ctor
~X<0>(), i = 2
~X<2>(), i = 2
~X<0>(), i = 1
~X<1>(), i = 1
Reached end of main
~X<0>(), i = 4
~X<0>(), i = 3
~X<0>(), i = 2
~X<0>(), i = 1

和 x86：

C:\Code\SO22924358>cl /EHsc minimal.cpp
Microsoft (R) C/C++ Optimizing Compiler Version 18.00.21005.1 for x86
Copyright (C) Microsoft Corporation.  All rights reserved.

minimal.cpp
Microsoft (R) Incremental Linker Version 12.00.21005.1
Copyright (C) Microsoft Corporation.  All rights reserved.

/out:minimal.exe
minimal.obj

C:\Code\SO22924358>minimal
X<1>() default ctor
X<0>(X<1>&&      ) moving conversion-ctor
X<2>() default ctor
X<0>(X<2>&&      ) moving conversion-ctor
X<3>() default ctor
X<0>(X<3>&&      ) moving conversion-ctor
X<4>() default ctor
X<0>(X<4>&&      ) moving conversion-ctor
~X<0>(), i = 2
~X<2>(), i = 2
~X<0>(), i = 1
~X<1>(), i = 1
Reached end of main
~X<0>(), i = 4
~X<0>(), i = 3
~X<0>(), i = 2
~X<0>(), i = 1

绝对是一个编译器错误，而且非常严重。如果您提交有关 Connect I 的报告，许多其他人将很乐意投票。

【讨论】：

好主意，设置代码以在最少的库参与的情况下重现问题。

@Lilshieste：它可以很容易地放入调试输出并查看（错误）事件的确切顺序。

【参考方案2】：

从make_shared 返回的shared_ptr 对象是临时对象。在用于初始化shared_ptr<Base> 实例之后，它们将在完整表达式结束时被销毁。

但用户对象（Derived1 和Derived2）的所有权应该共享（或“转移”，如果您愿意）给列表中的shared_ptr 实例。这些用户对象应该一直存在到main 结束。

我刚刚使用 Visual Studio 2013 运行了您问题中的代码，并且没有遇到访问冲突。奇怪的是，当我追踪到 main() 和 ~Base() 时，我得到以下输出：

C:\Code\SO22924358>cl /EHsc main.cpp
Microsoft (R) C/C++ Optimizing Compiler Version 18.00.21005.1 for x64
Copyright (C) Microsoft Corporation.  All rights reserved.

main.cpp
Microsoft (R) Incremental Linker Version 12.00.21005.1
Copyright (C) Microsoft Corporation.  All rights reserved.

/out:main.exe
main.obj

C:\Code\SO22924358>main
~Base()
Reached end of main
~Base()

看起来确实不对。

如果我用GetValue() 的返回值做某事，这是错误的（0 而不是1）并且我得到访问冲突。但是，它发生在所有跟踪输出之后。而且似乎有些断断续续。

C:\Code\SO22924358>cl /Zi /EHsc main.cpp
Microsoft (R) C/C++ Optimizing Compiler Version 18.00.21005.1 for x64
Copyright (C) Microsoft Corporation.  All rights reserved.

main.cpp
Microsoft (R) Incremental Linker Version 12.00.21005.1
Copyright (C) Microsoft Corporation.  All rights reserved.

/out:main.exe
/debug
main.obj

C:\Code\SO22924358>main
~Base()
GetValue() returns 0
Reached end of main
~Base()

这是我正在使用的代码的最终版本：

#include <initializer_list>
#include <memory>
#include <iostream>

struct Base

    virtual int GetValue()  return 0; 
    ~Base()  std::cerr << "~Base()" << std::endl; 
;

struct Derived1 : public Base

    int GetValue() override  return 1; 
;

struct Derived2 : public Base

    int GetValue() override  return 2; 
;

int main()

    std::initializer_list< std::shared_ptr<Base> > foo
        
            std::make_shared<Derived1>(),
            std::make_shared<Derived2>()
        ;

    auto iter = std::begin(foo);
    std::cerr << "GetValue() returns " << (*iter)->GetValue() << std::endl; // access violation

    std::cerr << "Reached end of main" << std::endl;

    return 0;

单步执行显示析构函数是在shared_ptr<Derived1>（正确，它的对象已被移动到shared_ptr<Base>）的初始化列表构造之后立即调用的，并且匹配的shared_ptr<Base>，这是非常非常错误的。

【讨论】：

感谢您的帮助。我将继续创建 Connect 票证，以获得 Microsoft 对此的一些反馈。

@Lilshieste：请检查我的全新答案，它重现了没有std::shared_ptr 的问题。