这是一个真正的问题：警告 C4172：返回局部变量或临时地址

Question

以下代码删除警告 C4172：在使用 MSVC 的 Windows 下返回局部变量或临时地址。但我想知道在这种情况下这是否是一个真正的错误？我知道这里有很多类似的主题，并且我从这个警告中阅读了很多类似的主题。所以在这种情况下，返回值是一个来自“main”函数的指针，它应该一直存活到程序结束。如果返回LocalPointer 将返回：“A something; return &something;”那么是的，这将是一个问题，但在这种情况下，我们返回一个指针，该指针在“main”结束之前一直存在。还是我错了？

class A
{
};

A* returningLocalPointer(A* a)
{
    return a;
}

template<typename T>
T const& doWarning(T const& b)
{
    A* c = returningLocalPointer(b);
    return c;            // error if uses call-by-value
}

int main()
{
    A d;
    auto m = doWarning(&d);       //run-time ERROR
}

Answer 1

是的，这是一个真正的问题。您的程序的行为未定义。 c 是与b 引用的指针不同的对象，它的生命周期在doWarning 的末尾结束。这两个指针指向同一个 A 对象 (d)，但这并不意味着它们是同一个对象。

---

为了说明，我将或多或少地逐行使用图表：

A d;
auto m = doWarning(&d);

这将创建一个名为d 的A 对象，并将指向该对象的匿名指针传递给doWarning。稍后我会到达m，但现在游戏中的对象看起来像这样：

               d
┌─────┐       ┌─────┐
│     │       │     │
│  A* ├──────►│  A  │
│     │       │     │
└─────┘       └─────┘

---

template<typename T>
T const& doWarning(T const& b)
{

在这里，T 将被推断为 A*，因为这是传递给它的。 doWarning 通过引用接受其参数，因此b 的类型将为A* const &。也就是说，b 是从main 指向d 的匿名指针的引用：

 b                                 d
┌───────────┐       ┌─────┐       ┌─────┐
│           │       │     │       │     │
│ A* const& ├──────►│  A* ├──────►│  A  │
│           │       │     │       │     │
└───────────┘       └─────┘       └─────┘

---

A* c = returningLocalPointer(b);

在这里创建另一个指针c，它指向与b 相同的对象。我不会看returningLocalPointer，因为它或多或少无关紧要。这条线可以用A* c = b; 代替，什么都不会改变。您的对象现在看起来像这样：

 b                                 d
┌───────────┐       ┌─────┐       ┌─────┐
│           │       │     │       │     │
│ A* const& ├──────►│  A* ├──────►│  A  │
│           │       │     │       │     │
└───────────┘       └─────┘       └─────┘
                                     ▲
                     c               │
                    ┌─────┐          │
                    │     │          │
                    │  A* ├──────────┘
                    │     │
                    └─────┘

如您所见，c 与b 引用的对象不同。

---

return c;

由于doWarning返回一个A* const&（因为T是A*），这初始化返回值以引用局部变量c：

 b                                 d
┌───────────┐       ┌─────┐       ┌─────┐
│           │       │     │       │     │
│ A* const& ├──────►│  A* ├──────►│  A  │
│           │       │     │       │     │
└───────────┘       └─────┘       └─────┘
                                     ▲
return value         c               │
┌───────────┐       ┌─────┐          │
│           │       │     │          │
│ A* const& ├──────►│  A* ├──────────┘
│           │       │     │
└───────────┘       └─────┘

---

}

现在doWarning 结束，因此它的局部变量c 超出范围并且它的生命周期结束。这使得doWarning 的返回值悬空：

 b                                 d
┌───────────┐       ┌─────┐       ┌─────┐
│           │       │     │       │     │
│ A* const& ├──────►│  A* ├──────►│  A  │
│           │       │     │       │     │
└───────────┘       └─────┘       └─────┘

return value
┌───────────┐
│           │
│ A* const& ├──────► Nothing here anymore
│           │
└───────────┘

---

auto m = doWarning(&d);

现在我们回到m。 auto 本身永远不会推导出引用类型，因此推导出 m 的类型为 A*。这意味着程序将尝试复制doWarning 返回的引用所引用的指针。但是，doWarning 的返回值所引用的指针不再存在。试图复制不存在的对象是错误的，如果程序这样做了，它的行为是不确定的。

Answer 2

让我们用T = A*“实例化”这个函数（就像你用doWarning(&d)调用它时一样）：

template
A* const& doWarning<A*>(A* const& b)
{
    A* c = returningLocalPointer(&b);
    return c;
}

您也许可以看到问题出在哪里。 c 通过引用返回，但它是一个立即销毁的局部变量，因此doWarning 将始终返回一个悬空引用。

MSVC 似乎对本地指针和本地引用使用了相同的警告，这就是为什么它在真正涉及引用时才讨论地址。 GCC 警告可能更清楚：

In instantiation of 'const T& doWarning(const T&) [with T = A*]':
warning: reference to local variable 'c' returned [-Wreturn-local-addr]
    return c;            // error if uses call-by-value
           ^
note: declared here
    A* c = returningLocalPointer(b);
       ^

Answer 3

您正在返回对局部变量 c 的引用，因此您的代码具有未定义的行为。你可能会得到“幸运”，m 会碰巧最终成为指向 d 的指针，但不能保证。

此代码将定义行为，因为它返回对 d 的引用，而不是对 c 的引用，尽管如果使用 doWarning 调用它，它仍然会有未定义的行为（因此可能仍会产生警告）一个临时值：

A* returningLocalPointer(A* a)
{
    return a;
}

template<typename T>
T const& doWarning(T const& b)
{
    A* c = returningLocalPointer(&b);
    return *c;
}

int main()
{
    A d;
    auto& m = doWarning(d);
    // Undefined behaviour
    auto& n = doWarning(A{});
}