范围变量循环导致返回局部变量的地址引用？

Question

// 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;
}

据我所知，上面的代码似乎是有效的 C++。相反，在调用时，我得到垃圾输出。

g++ 一开始并没有抱怨，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
   }) {
   ^

注意我用的是：

$ 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，这确实给我留下了一些疑问：

为什么在添加-O2之前g++没有抱怨这个问题？
究竟我的代码是未定义的？我会说它的定义很明确：B::operator() const 是……好吧……常量。那应该是说里面的对象used不是locals就是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。到底是什么导致它绑定到临时的？

Answer 1

编译器没有义务对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 打开额外的优化，并进行额外的代码分析；因此，gcc 有时只能在启用优化的情况下检测未定义的行为。
您的范围迭代似乎超过了临时 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。由于临时对象在方法 returns 时被销毁，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，您是按值迭代，并且您不是返回对临时范围的引用，而是取消引用范围中的值，这是一个完美的 kosher 指针。

关注以下内容from here:

The underlying array is not guaranteed to exist after the lifetime of the original initializer list object has ended. The storage for std::initializer_list is unspecified (i.e. it could be automatic, temporary, or static read-only memory, depending on the situation).

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

范围变量循环导致返回局部变量的地址引用？

ranged for loop of variables results in returning address-reference of local variable?

c++

gcc

ranged-loops

c++17

fedora-25