std::unique_ptr、pimpl 和对象生命周期

Question

以下示例使用 Linux (GNU STL) 上的 gcc 11 和 FreeBSD (Clang STL) 上的 clang 12 进行编译。在 Linux 上，它运行s 并打印值 1 和 2。在 FreeBSD 上，它打印值 1，然后使用 SEGV 崩溃。我相当理解对象的生命周期——所以整个事情可能是 UB，运行time 行为可能不相关。我知道这两个 STL 之间 std::unique_ptr 的实现有一个重要的不同：Clang STL 将 std::unique_ptr 的内部指针重置为 nullptr 在析构函数的开头，而 GNU STL 单独保留指针。

#include <iostream>
#include <memory>

struct C {
    struct Private {
        C* m_owner;
        int m_x;
        Private(C* owner) : m_owner(owner), m_x(0) {}
        ~Private() { m_owner->cleanup(); }
        void cleanup() { std::cout << "Private x=" << ++m_x << '\n'; }
    };
    
    std::unique_ptr<Private> d;
    C() { d = std::make_unique<Private>(this); }
    ~C() = default;
    void cleanup() { d->cleanup(); }
};

int main(int argc, char **argv)
{
    C c;
    c.cleanup(); // For display purposes, print 1
    return 0; // Destructors called, print 2
}

FreeBSD 上的输出：

Private x=1
Segmentation fault (core dumped)

和一段回溯：

* thread #1, name = 'a.out', stop reason = signal SIGSEGV: invalid address (fault address: 0x8)
    frame #0: 0x00000000002032b4 a.out`C::Private::cleanup() + 52
a.out`C::Private::cleanup:
->  0x2032b4 <+52>: movl   0x8(%rax), %esi

我认为这可能是 UB 的原因是：

在 return 0，c 的生命周期即将结束。
析构函数~C() 运行s。一旦析构函数的主体（默认）完成，对象的生命周期结束并且使用该对象是 UB。
现在是对象运行.
析构函数~std::unique_ptr<Private> 运行s。它运行是持有对象的析构函数。
析构函数~Private()使用指向不再存在的对象的指针m_owner调用成员函数。

如果您能指出这种对对象生命周期的理解是否正确，我将不胜感激。

如果它不是 UB，那么就会有一个单独的实现质量问题（或者我应该在调用它的方法之前检查 d 指针，但这对于 pimpl 来说似乎有点愚蠢；然后我们得到 if(d)d->cleanup() 这是一个 STL 实现所需要的，而在另一个实现中是无用的检查。

为了提出一个问题：在销毁对象 c 期间，此代码是否在语句 m_owner->cleanup()（第 9 行）中显示 UB？

Answer 1

是的，m_owner 引用的对象的生命周期已经结束，并且在调用 m_owner->cleanup(); 时它的析构函数调用已完成。因此调用是 UB。

std::unique_ptr、pimpl 和对象生命周期

std::unique_ptr, pimpl and object lifetime

c++

undefined-behavior

c++17