c++ - 将 std::function 类成员与编译器优化一起使用时出现段错误

Question

我有一个非常简单的代码示例，它在 gcc 8.2.0 下使用 -O2 优化时崩溃

#include <vector>
#include <functional>
#include <iostream>

template<typename T, typename Container>
class Lambda_Expression
{
    using Lambda = std::function<T()>;
    const Lambda & _lambda;

public:
    Lambda_Expression(const Lambda & l) : _lambda(l) {}

    T operator[](const std::size_t i)
    {
        std::cerr << "inside expression [] " << i << std::endl;
        return _lambda();
    }
};

auto lambda = []() -> double
{
    return 1.0;
};

int main()
{
    int N = 10;
    std::vector<double> res(N, 0.0);

    double x = lambda();

    std::cerr << "before for loop " << x << std::endl;

    auto test_expression = Lambda_Expression<double, std::vector<double>>(lambda);

    for( int idx=0; idx<N; ++idx )
    {
        std::cerr << "loop " << idx << std::endl;
        double x = test_expression[idx];
    }
}

同时使用 -std=c++17，以防有差异。

我明白了

before for loop 1
loop 0
inside expression [] 0
[1]    5288 segmentation fault  ./bench_lambdas

而我希望循环运行 10 次迭代。优化级别小于 2 时不会出现此段错误。

上面的例子对我来说看起来是相当无害的代码，据我所知，2 级优化不应该破坏正确的代码。

问题: 我的示例中是否存在未定义的行为或不正确的代码，或者可能是什么问题？

Answer 1

据我所知，这是未定义的行为。

问题是你的类注册了引用

// ..........V  reference !!!
const Lambda & _lambda;

构造函数的参数

Lambda_Expression(const Lambda & l) : _lambda(l) {}

那是一个std::function

using Lambda = std::function<T()>;

但是当你用 lambda 调用构造函数时(如 main() )

auto test_expression = Lambda_Expression<double, std::vector<double>>(lambda);

你保存在_lambda对临时对象的引用，因为 lambda不是 std::function所以它创建了一个类型为 std::function<double()> 的临时对象, 用 lambda 初始化.

所以问题是:对临时对象的引用在 test_expression 的构建结束时变成了悬空引用。所以，当你调用test_expression[idx] , 你使用 _lambda那是(可能)指向垃圾。

我建议避免此类问题，避免引用部分(使 _lambda 成为 std::function 类型的常规成员

const Lambda _lambda;  // <-- no more reference

所以你复制临时对象)

但如果你真的想要那个_lambda是对 std::function 的引用，你应该写如下内容

std::function<double()>  f{lambda};

auto test_expression = Lambda_Expression<double, std::vector<double>>{f};

通过这种方式，构造函数接收到对 std::function 的引用对象 ( f ) 存活到他的电话。