当 C++ 将元素从函数的 return 值存储到 std::vector 时出现意外结果

Question

当函数涉及重分配时，我发现有些编译器可能会保存函数调用前的地址。它导致存储在无效地址中的return值。

上面的描述中有一个例子来解释行为。

#include <stdio.h>
#include <vector> 
using namespace std;

vector<int> A; 
int func() { 
    A.push_back(3);
    A.push_back(4);
    return 5; 
} 
int main() { 
    A.reserve(2);
    A.push_back(0);
    A.push_back(1);
    A[1] = func();
    printf("%d\n", A[1]);
    return 0;
}

有一些常见的C++编译器，测试结果如下

GCC（GNU 编译器集合）：运行时错误或输出 1
Clang: 输出 5
VC++：输出5

这是未定义的行为吗？

Answer 1

此行为在 C++17 之前的所有 C++ 版本中均未定义。原因很简单，赋值运算符的两侧可以按任意顺序求值：

假设首先对 A[1] 求值，你会得到一个 int& 指向 A 的第二个元素。
然后，评估 func()，这可以重新分配向量的存储，留下先前检索的 int& 悬空引用。
最后，执行分配，写入未分配的存储。由于标准分配器缓存内存，OS 通常不会捕获此错误。

仅在 C++17 中，special rule 20 进行了赋值：

In every simple assignment expression E1=E2 and every compound assignment expression E1@=E2, every value computation and side-effect of E2 is sequenced before every value computation and side effect of E1

对于 C++17，A[1] 必须在调用 func() 之后进行计算，然后提供定义的、可靠的行为。

Answer 2

如果您检查 documentation，在 "Iterator Invalidation" 下，您会看到 push_back() 如果更改容量，可能会使 每个迭代器 无效，因为它必须重新分配内存。请记住，对于 std::vector，指针也是有效的迭代器。因为 push_back() 可能会也可能不会重新分配，而且您无法知道它是否会，所以行为是未定义的。

当 C++ 将元素从函数的 return 值存储到 std::vector 时出现意外结果

Unexpected result when C++ store element into std::vector from return value of function

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