ranged for 变量循环导致返回局部变量的地址引用？

Posted 2023-02-22

【中文标题】ranged for 变量循环导致返回局部变量的地址引用？

【英文标题】：ranged for loop of variables results in returning address-reference of local variable?

【发布时间】：2017-03-06 03:06:09

【问题描述】：

// g++ --std=c++17 test.cpp -I /usr/local/include -L /usr/local/lib -lboost_system -Wall -pedantic -Wreturn-type -Wstrict-aliasing -Wreturn-local-addr -fsanitize=address -g
// LD_LIBRARY_PATH=/usr/local/lib ./a.out

#include <iostream>
#include <boost/filesystem.hpp>

namespace fs = boost::filesystem;

class A 
public:
    fs::path path_;

    const fs::path & path() const  return path_; 
    fs::path & path()  return path_; 
;

class B 
public:
    fs::path root_path_;

    A path_2;
    A path_3;

    const fs::path & operator()() const 
        for ( const auto & path : 
            path_3.path(),
            path_2.path(),
            root_path_
        ) 
            if ( not path.empty() ) 
                return path;
            
        
        throw std::logic_error"using default-constructed B";
    
;

int main(int argc, char **argv) 
    B b;
    b.root_path_ = "foo/";
    b.path_2.path() = "foo/bar";
    b.path_3.path() = "foo/baz";

    std::cout << b() << '\n';

    return 0;

使用上面的代码，据我所知，它似乎是有效的 C++。相反，当被调用时，我得到了垃圾输出。

g++ 最初并没有抱怨，但是 Address Sanitizer 会。 g++ 最后在添加-O2 时抱怨。生成的警告是

test.cpp: In member function ‘const boost::filesystem::path& B::operator()() const’:
test.cpp:31:12: warning: function may return address of local variable [-Wreturn-local-addr]
     return path;
            ^~~~
test.cpp:29:3: note: declared here
   ) 
   ^

请注意，我正在使用：

$ cat /etc/fedora-release 
Fedora release 25 (Twenty Five)
$ g++ --version
g++ (GCC) 6.3.1 20161221 (Red Hat 6.3.1-1)
Copyright (C) 2016 Free Software Foundation, Inc.
This is free software; see the source for copying conditions.  There is NO
warranty; not even for MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.

请注意，我通过使用指针解决了 错误。

    const fs::path & operator()() const 
            for ( const auto * path : 
                    &path_3.path(),
                    &path_2.path(),
                    &root_path_
            ) 
                    if ( not path->empty() ) 
                            return *path;
                    
            
            throw std::logic_error"using default-constructed B";
    

但是，这确实在我心中留下了一些问题：

为什么g++没有在添加-O2 之前抱怨这个问题？ 究竟我的代码未定义呢？我会说它定义明确：B::operator() const 是......好吧...... const。这应该意味着它里面的对象 used 要么是本地人，要么是 const 成员。它访问 const 成员。它构造了一个局部变量const auto &，它...应该引用一个const成员字段。究竟是什么原因导致它改为临时绑定？

【问题讨论】：

为什么首先返回引用？

这个例子被精简了；我使用operator() 作为选择器函数来决定将哪个成员变量用作另一个函数的输入。当我不需要修改非常量（或特别是非常量引用）时，为什么要返回它？

由const 值返回具有普遍的缺点。首先，调用者的返回值是隔离的，所以函数修改与否无关紧要。其次，它抑制 RVO。无论如何，如果您在实际代码中使用初始化列表，那么结果不会很好，因为除非最终更改语言以允许移动，否则它们需要复制。

对于much shorter example

【参考方案1】：

编译器没有义务为未定义的行为发出诊断。如果编译器可以检测到语法上有效但导致未定义行为的代码，然后抱怨它，那只是锦上添花。 gcc 的-O2 开启了额外的优化，做额外的代码分析；因此，gcc 有时只能在启用优化的情况下检测未定义的行为。

您的范围迭代似乎已超过临时std::initializer_list。范围迭代变量是对初始化列表的引用。因此，该函数最终返回对临时对象的引用，这就是 gcc 在这里咆哮的内容。由于在方法返回时临时对象被销毁，因此该方法最终返回对已销毁对象的引用。对该引用的任何使用都包含未定义的行为。

当您将临时范围转换为指针列表时，您正在按值进行迭代，并且您不会返回对临时的引用，而是取消引用范围中的值，这是一个完美的犹太指针。

注意以下简介from here:

底层数组在生命周期后不保证存在 原始初始化列表对象已结束。存储为 std::initializer_list 未指定（即它可以是自动的， 临时或静态只读存储器，视情况而定）。

如果绑定到范围迭代的初始化列表在迭代结束时结束，则生命周期。其中包括从方法返回。因此，初始化列表不再存在，而您只是返回了一个悬空引用。

【讨论】：

也许应该明确一点，initializer_list 是按值存储对象，而不是按引用（以及关于为什么会这样的宣传的奖励积分）。

是的，如果我看到标准中引用的内容可能会被标记为我的答案。我当然想要更具体的东西。一个临时初始化列表，当然……但为什么临时不能包含对现有对象的引用？当我通过在初始化列表前面加上显式类型std::initializer_list<const boost::filesystem::path&>... 来尝试它时，它会出错：/usr/include/c++/6.3.1/initializer_list:54:26: error: forming pointer to reference type ‘const boost::filesystem::path&’ 因为形成了一个指向 const 引用指针的迭代器。猜猜_就这样？

我引用的同一个链接指出初始化列表的内容始终是“复制初始化”的，这使它们无法被引用。虽然应该可以从标准中挖掘出相关的部分，但这总是一件苦差事，而 cppreference.com 在这里通常被认为“足够好”。