是否有任何 C++ 编译器可以对悬空引用发出警告？

Question

给定以下代码，其中 x 是一个消失的对象的悬挂 const reference，因此是未定义的行为。

auto get_vec() { return std::vector<int>{1,2,3,4,5}; }
const auto& x = get_vec().back();

似乎 GCC 7.3、Clang 6.0 和 MSVC 都无法发出警告，即使启用了所有警告。有谁知道在这些情况下是否可以发出警告？ const auto& 和 auto&& 在这些情况下有什么区别吗？

请注意，如果 back() 按值 return，则不会是未定义行为，因为生命周期临时对象 x 已扩展为函数 scoop。

长话短说：我有一个代码库，其中 const auto& 被用作初始化变量的默认方式，出于某些奇怪的原因，这些情况使用 MSVC 正确执行，但是当使用Clang for android，每次出现都会导致错误分配值。目前，该解决方案似乎调查了整个代码库中的每个 const auto&。此外，在许多情况下，const auto& 指的是一个重对象 return 通过引用编辑，因此简单地删除 & 不是解决方案。

还有一件事，我对 const auto& 的错误使用负责 :)

Answer 1

几乎可以肯定没有办法对此发出警告。编译器不知道 back() 返回的引用对象是否会超过该行，如果是，也没有问题（尽管我很难想象 non-static 调用临时对象的成员函数 returns 对比临时对象存在时间更长的对象的引用）。

听起来好像编写该代码的人阅读了 the most important const，并从中吸取了完全错误的教训。

Answer 2

我现在唯一能想到的就是将 CLANG 与 -fsanitize=address 一起使用。但是当然这只会在运行时有所帮助，但是你会得到像这样的好东西：

==102554==ERROR: AddressSanitizer: heap-use-after-free on address 0x603000000020 at pc 0x00000050db71 bp 0x7ffdd3a5b770 sp 0x7ffdd3a5b768
READ of size 4 at 0x603000000020 thread T0
    #0 0x50db70 in main (/home/user/testDang+0x50db70)
    #1 0x1470fb404889 in __libc_start_main (/lib64/libc.so.6+0x20889)
    #2 0x41a019 in _start (/home/user/testDang+0x41a019)

0x603000000020 is located 16 bytes inside of 20-byte region [0x603000000010,0x603000000024)
freed by thread T0 here:
    #0 0x50a290 in operator delete(void*) (/home/user/testDang+0x50a290)
    #1 0x50eccf in __gnu_cxx::new_allocator<int>::deallocate(int*, unsigned long) (/home/user/testDang+0x50eccf)
    #2 0x50ec9f in std::allocator_traits<std::allocator<int> >::deallocate(std::allocator<int>&, int*, unsigned long) (/home/user/testDang+0x50ec9f)
    #3 0x50ec2a in std::_Vector_base<int, std::allocator<int> >::_M_deallocate(int*, unsigned long) (/home/user/testDang+0x50ec2a)
    #4 0x50e577 in std::_Vector_base<int, std::allocator<int> >::~_Vector_base() (/home/user/testDang+0x50e577)
    #5 0x50e210 in std::vector<int, std::allocator<int> >::~vector() (/home/user/testDang+0x50e210)
    #6 0x50db16 in main (/home/user/testDang+0x50db16)
    #7 0x1470fb404889 in __libc_start_main (/lib64/libc.so.6+0x20889)

previously allocated by thread T0 here:
    #0 0x509590 in operator new(unsigned long) (/home/user/testDang+0x509590)
    #1 0x50e9ab in __gnu_cxx::new_allocator<int>::allocate(unsigned long, void const*) (/home/user/testDang+0x50e9ab)
    #2 0x50e94b in std::allocator_traits<std::allocator<int> >::allocate(std::allocator<int>&, unsigned long) (/home/user/testDang+0x50e94b)
    #3 0x50e872 in std::_Vector_base<int, std::allocator<int> >::_M_allocate(unsigned long) (/home/user/testDang+0x50e872)
    #4 0x50e2ff in void std::vector<int, std::allocator<int> >::_M_range_initialize<int const*>(int const*, int const*, std::forward_iterator_tag) (/home/user/testDang+0x50e2ff)
    #5 0x50deb7 in std::vector<int, std::allocator<int> >::vector(std::initializer_list<int>, std::allocator<int> const&) (/home/user/testDang+0x50deb7)
    #6 0x50dafb in main (/home/user/testDang+0x50dafb)
    #7 0x1470fb404889 in __libc_start_main (/lib64/libc.so.6+0x20889)

SUMMARY: AddressSanitizer: heap-use-after-free (/home/user/testDang+0x50db70) in main
Shadow bytes around the buggy address:
  0x0c067fff7fb0: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
  0x0c067fff7fc0: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
  0x0c067fff7fd0: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
  0x0c067fff7fe0: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
  0x0c067fff7ff0: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
=>0x0c067fff8000: fa fa fd fd[fd]fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa
  0x0c067fff8010: fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa
  0x0c067fff8020: fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa
  0x0c067fff8030: fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa
  0x0c067fff8040: fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa
  0x0c067fff8050: fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa
Shadow byte legend (one shadow byte represents 8 application bytes):
  Addressable:           00
  Partially addressable: 01 02 03 04 05 06 07 
  Heap left redzone:       fa
  Freed heap region:       fd
  Stack left redzone:      f1
  Stack mid redzone:       f2
  Stack right redzone:     f3
  Stack after return:      f5
  Stack use after scope:   f8
  Global redzone:          f9
  Global init order:       f6
  Poisoned by user:        f7
  Container overflow:      fc
  Array cookie:            ac
  Intra object redzone:    bb
  ASan internal:           fe
  Left alloca redzone:     ca
  Right alloca redzone:    cb

也许您有自动化单元测试，您可以在 "sanizizer" 构建时轻松运行。

Answer 3

I have a code base where const auto& is used as the default way of initializing variables

哎呀。 :(

for some odd reason these cases executes correctly using MSVC, but when compiled with Clang for android, every occurance results in a wrongly assigned value

UB 是 UB innit。

For now the solution seems to investigate every const auto& in the whole code base

是的。

正如您无法一眼看出特定情况是否 "safe"/正确一样，编译器也无法仅通过函数签名来判断。

如果它始终可以访问每个函数的完整定义，它会在某些情况下向您发出警告（并且像 -fsanitize=address 这样的分析工具会尽力而为），但是没有general-case 编译器在运行时检测悬挂引用的解决方案。

也祝贺你现在可以得到加薪，因为有罪的员工（作者和审稿人）已经被解雇了，对吧？ :)

Answer 4

显然，对于上面的例子，可以这样写：

std::vector<int> xx{1,2,3,4,5};
const auto& x = xx.back();

创建一个完整的向量以仅保留其最后一个元素没有多大意义。如果你有一个类似上面的表达式并且想使用单个表达式，那么你几乎不应该使用 auto & 开头。

如果对象很大，那么你应该使用移动语义或引用计数。所以也许你会有一个像 GetLastValue 这样的函数，它会 returns 按值复制最后一个向量值，然后将其移动到目标位置。

你真的需要明白你在做什么。否则，您应该使用像 C# 这样的语言，这样您就不需要了解编译器的内部工作或确切的语言规范。

作为一般规则，我会说您不应使用 auto &，除非您确定您想要引用返回的项目。当我使用 auto & 或 const auto & 时，最常见的情况是基于范围的循环。例如上面的vector命名为xx，我一般会这样写：

for (auto & item : xx) …

除非我知道它 returns 琐碎的类型。

是否有任何 C++ 编译器可以对悬空引用发出警告？

Is there any C++ compiler which can issue a warning for a dangling reference?

c++

compiler-warnings

const-reference

temporary-objects