将 std::function class 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];
    }
}

也使用 -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

而我希望循环运行进行 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。

问题是您的 class 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()>;

但是当您使用 lambda 调用构造函数时（如 main()）

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

您在 _lambda 中保存了对临时对象的引用，因为 lambda 不是 std::function，所以它创建了一个临时对象，类型 std::function<double()>，初始化为 lambda。

所以问题是：对临时对象的引用在 test_expression 的构造结束时变成悬空引用所以，当你调用 test_expression[idx] 时，你使用 _lambda正（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)

但是如果你真的希望_lambda是对std::function的引用，你应该这样写

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

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

这样构造函数会收到对 std::function 对象 (f) 的引用，该对象在他的调用中仍然存在。

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

Segfault when using std::function class member with compiler optimizations

c++

lambda

gcc

c++17

gcc8