由于右值到左值的转换而没有使用 forward 导致的错误

Question

以下代码显示 windows 和 Linux 机器中的分段错误。 Parent class 存储了一个指针，但是由于右值到左值的转换，Parent 最终存储了一个指针的引用。（这是我的理解，不对请指正）

#include <iostream>
#include <vector>

class Root {
public:
    virtual void Print() = 0;
};

template<typename PointerType>
class Parent : public Root {
public:
    Parent(PointerType&& p): ptr(p) {}

    void Print() override {
        std::cout <<"About to deref ptr" << std::endl;
        std::cout << *ptr << std::endl;
    }

    PointerType ptr;
};

class Child {
public:
    Root * root;
    template<typename PointerType>
    Child(PointerType&& p) {
        root = new Parent<PointerType>(std::forward<PointerType>(p));
    }
};



std::vector<Child> v;

template<typename PointerType>
void MyFunction(PointerType&& ptr) {  

    Child ch(ptr); /// ptr is lvalue here

    /// FIX : Child ch(std::forward<PointerType>(ptr));

    v.push_back(std::move(ch));
}

int* getInt() {
    return new int(10);
}

int main() {
    MyFunction(getInt()); /// pass any rvalue pointer /// it could be "this" pointer also
    v[0].root->Print();
}

我说服自己，我总是需要使用std::forward，就像在使用universal references时一样（在函数MyFunction内） .

我发现很难理解以下内容

为什么在 parent class 中对 ptr 的引用变得无效？是因为 ptr 一旦在 MyFunction 内部使用就变成了局部变量，而 Child 构造函数仅获得对该局部变量的引用吗？

谢谢！

Answer 1

首先，这是正在发生的事情，请记住 getInt returns 一个右值：当您不转发 ptr 时，你最终调用了 (post-reference collapsing)

MyFunction<int*>(int*&&)
调用 Child::Child<int*&>(int*&)
构造并存储一个Parent<int*&>。

当你做转发ptr时，你最终会调用

MyFunction<int*>(int*&&)
调用 Child::Child<int*>(int*&&)
构造并存储一个Parent<int*>。

所以问题的表现就是一个普通的悬挂引用：Parent<int*&>::ptr必然是一个int*&，恰好绑定到getInt返回的临时对象上。但是，解决方案比教条地应用 std::forward..:[=36=] 稍微复杂一些

碰巧转发 ptr 解决了这里的问题，因为在您的示例中您将右值传递给 MyFunction；但是您当然应该能够使用左值调用 MyFunction 并使其正常工作，而 forward 本身并不能解决这个问题。实际问题是以引用类型开始实例化 Parent；在 C++11 中，这通常通过应用 std::decay.

来避免

一旦这个问题得到解决，第二个问题就会变得明显（由于引用折叠规则，在你当前的代码中幸运地掩盖了）：父构造函数中的 PointerType&& 不是转发引用，因为 PointerType 是类型的参数，不是构造函数。结果，当传入一个左值时，调用的构造函数最终将成为 Parent<int*>::Parent(int*&&)，这将无法编译。不幸的是，this 的 'proper' 解决方案在 C++11 中很复杂……简短的总结是，如果你想将完美转发应用于 Parent' s 构造函数，该构造函数需要成为模板；但是 正确地 实施这个在旧标准中是复杂和冗长的，所以我将研究它作为 reader 的练习并在这里选择简单的解决方案：按值接受和搬家。

这两个都固定后，结果如下：

template<typename PointerType>
class Parent : public Root {
public:
    Parent(PointerType p): ptr(std::move(p)) {}

    void Print() override {
        std::cout << "About to deref ptr\n" << *ptr << '\n';
    }

    PointerType ptr;
};

class Child {
public:
    Root* root;

    template<typename PointerType>
    Child(PointerType&& p):
        root(new Parent<typename std::decay<PointerType>::type>(
            std::forward<PointerType>(p)
        ))
    {}
};

Online Demo

（但是有人想知道，'pointer types' 一开始真的保证完美转发吗？）

由于右值到左值的转换而没有使用 forward 导致的错误

Error due to rvalue to lvalue conversion and not using forward

c++

c++11

perfect-forwarding