Unique_ptr：被释放的指针在放入列表时未分配

Posted 2023-02-17

【中文标题】Unique_ptr：被释放的指针在放入列表时未分配

【英文标题】：Unique_ptr: pointer being freed was not allocated when emplaced in list

【发布时间】：2018-08-01 15:34:01

【问题描述】：

我有一个像这样的简单 C++ 程序：

#include <iostream>
#include <list>
#include <memory>

int main(void) 
  std::list<std::unique_ptr<int>> l;
  int x = 5;
  // throws runtime error: pointer being freed was not allocated
  l.emplace_back(&x);

当程序运行时，我得到以下输出：

a.out(59842,0x7fffb13d1380) malloc: *** error for object 0x7ffee81489ac: pointer being freed was not allocated *** set a breakpoint in malloc_error_break to debug [1] 59842 abort ./a.out

这告诉我，在销毁列表期间，已创建的 unique_ptr 对象被销毁，而在销毁期间，指向 x 的指针被释放，而它从未被 malloced 释放。

但是我希望在unique_ptr 超出范围并且是destroyed 的情况下也会发生同样的情况：

#include <iostream>
#include <list>
#include <memory>

int main(void) 
  int x = 5;

  // does not throw runtime error when falling out of scope and being destructed
  std::unique_ptr<int> p(&x);

但是，当上面的unique_ptr p 超出范围并被销毁时，程序运行良好。为什么第一个程序在销毁unique_ptr 时给我一个错误，而第二个程序却没有？为什么在列表中放置 unique_ptr 会导致其破坏失败？

【问题讨论】：

两者都是 UB，因此行为可能不同。

【参考方案1】：

未定义的行为可能导致任何事情，从崩溃到明显成功的运行，再到英国投票退出欧盟（哎呀，对不起，伙计们……空指针取消引用可以做的事情真是太神奇了）。

编译器是极其复杂的东西。您的程序不是将由目标计算机按顺序执行的指令的一对一映射；它大致描述了您希望计算机如何运行。两者之间的转换非常深奥和复杂。当你走下坡路时，你会以这样一种方式破坏语言：编译器的内部工作——不断做出假设并采取它知道可以做的捷径，尤其是在应用所谓的“优化”时——被打破了不可预知的方式。

这是其中之一。

简而言之，如果您期望 UB 做任何特别的事情，那么您已经失败了。

通过分析编译器的源代码和生成的程序集，可以准确确定您的 UB 在这种情况下的行为方式。但这将是一个漫长、艰巨且最终完全没有意义的过程。

只是不要从你没有动态分配的东西中创建智能指针（或者，如果你出于某种原因真的想要，提供一个自定义删除器，它不会尝试 delete 不是 @ 的东西987654322@d)。简单！

【参考方案2】：

我认为发生的事情是第二个示例中的变量 p 刚刚被优化掉，因此不会导致运行时错误。

但是发生的错误很明显，它正在尝试释放在堆栈上分配的内存。请注意，智能指针通常与堆分配的内存一起使用，而不是在堆栈上分配的内存。

【讨论】：

您可能可以使用无操作删除器使其与堆栈分配的对象一起正常工作......只是出于好奇。

你是对的。使用 -O0 运行会产生错误。然而，尽管我认为 volatile 限定符会阻止优化，但使用带有 -O3 的 volatile std::unique_ptr<int> p(&x); 运行仍然不会产生错误。

@RaeesRajwani Making p volatile 在这里没有什么有趣的事情。

@RaeesRajwani 这是对volatile 所做工作的过度简化，并且可能是您的整个程序被优化了，因为它什么都不做。 （在列表的情况下，这对您的编译器来说更难证明，所以也许它不会打扰。）

@RaeesRajwani 确实如此，但它仍然没有改变他的代码不必崩溃的事实。未定义的行为意味着不需要发生错误。

【参考方案3】：

我已经复制并编译了你的代码：

$ g++ omg.cpp && ./a.exe
Aborted (core dumped)

您可以尝试添加另一个级别的间接：

int main(void) 
    int x = 5;
    
        std::unique_ptr<int> p(&x);
    

看看有没有帮助。

【讨论】：

当然它和我的 5.3 一样...当你运行二进制文件时会发生什么？

我没有运行，因为godbolt 只允许编译代码但不允许运行它。但即使我运行它，它也会抛出同样的错误，因为释放分配在堆栈上的内存只是一个禁忌。

这不是间接级别。

@ProXicT 不，您不能在这里依赖错误/诊断（如问题所示）。

@LightnessRacesinOrbit 是的，你是对的。我的意思是释放堆栈内存可能会导致任何结果。