如果一个对象调整自己容器的大小会发生什么？答案

【问题标题】：What happens if an object resizes its own container?如果一个对象调整自己容器的大小会发生什么？
【发布时间】：2013-08-02 15:25:45
【问题描述】：

这不是关于为什么要编写这样的代码的问题，而是关于方法如何相对于它所绑定的对象执行的问题。

如果我有这样的结构：

struct F
{
    // some member variables
    void doSomething(std::vector<F>& vec)
    {
        // do some stuff
        vec.push_back(F());
        // do some more stuff
    }
}

我是这样使用它的：

std::vector<F>(10) vec;
vec[0].doSomething(vec);

如果doSomething(...) 中的push_back(...) 导致向量扩展会怎样？这意味着vec[0] 将在执行其方法的过程中被复制然后删除。这可不好。

有人能解释一下这里到底发生了什么吗？

程序会立即崩溃吗？该方法是否只是尝试对不存在的数据进行操作？
在遇到诸如更改对象状态之类的问题之前，该方法是否对其对象进行“孤立”操作？

我对方法调用与关联对象的关系感兴趣。

【问题讨论】：

标签： c++ memory-management stl

【解决方案1】：

是的，这很糟糕。当您在 doSomething() 中时，您的对象可能会被复制（或在 C++11 中移动，如果区别与您的代码相关）。所以 push_back() 返回后，this 指针可能不再指向你的对象的位置。对于 vector::push_back() 的特定情况，它指向的内存可能已被释放，并且数据可能已复制到其他地方的新数组中。对于其他将元素保留在适当位置的容器（例如列表），这（可能）根本不会引起问题。

实际上，您的代码不太可能立即崩溃。最可能的情况是对释放内存的写入和 F 对象状态的静默损坏。您可以使用 valgrind 等工具来检测这种行为。

但基本上你的想法是正确的：不要这样做，这不安全。

【讨论】：

感谢您的回答。您是说该程序可能会继续运行而不会崩溃吗？如果我将数组的边界写入空闲内存，则会检测到它。什么能让方法能够毫无问题地写入空闲内存？
您几乎总是可以写入“已释放”的内存而不会崩溃。这就是内存映射的工作方式。地图保留在原地供未来的对象使用。但是，您可以永远“毫无问题地”写入已释放的内存。只是“问题”不是崩溃。
@user487100：如果您将数组的边界写入空闲内存，则有时会被检测到。制作一个案例非常容易，我可以写到最后并且暂时不会检测到它。分配一个char* a = new char[1]，然后读写a[1]，在大多数系统上应该不会触发任何错误。

【解决方案2】：

有人能解释一下这里到底发生了什么吗？

是的。 如果您访问该对象，在 push_back、resize 或 insert 重新分配了 vector 的内容之后，这是未定义的行为，实际上发生情况取决于您的编译器、您的操作系统、do some more stuff 是什么以及可能还有许多其他因素，例如月相、某个遥远位置的空气湿度……您说出它的名字 ;-)

简而言之，这是（间接通过std::vector 实现）调用对象本身的析构函数，因此对象的生命周期已经结束。此外，对象先前占用的内存已被vector 的分配器释放。因此，使用对象的非静态成员会导致未定义的行为，因为传递给函数的this 指针不再指向对象。但是，您可以访问/调用类的静态成员：

struct F
{
  static int i;
  static int foo();

  double d;
  void bar();

  // some member variables
  void doSomething(std::vector<F>& vec)
  {
    vec.push_back(F());

    int n = foo(); //OK
    i += n;        //OK

    std::cout << d << '\n'; //UB - will most likely crash with access violation
    bar();                  //UB - what actually happens depends on the 
                            //     implementation of bar
  }
}

【讨论】：