在 for 循环中创建指针会导致指向相同的内存地址

Question

我有一个对象，我试图复制任意多次，并对该对象进行了一些细微的更改。我想将指向那些重复对象的指针存储在std::vector 中。我正在使用for 循环来尝试实现结果。但是，我注意到std::vector<T *> 在循环退出后指向相同的地址。我尝试用std::string 复制对象，我看到了相同的效果。这是我的代码 sn-p。

int main() {
  auto name = new std::string("fido");

  const int size = 3;
  std::vector<std::string *> names;
  names.reserve(size);

  for (int i = 0; i < size; i++) {
    std::string n = *name + " " + std::to_string(i);
    names.push_back(&n);
  }

  // nothing from this loop prints out
  for (auto n : names) {
    std::cout << *n << std::endl;
  }

  return 0;
}

当我将代码放入调试器时，我看到names 将指针全部存储到相同的内存地址：0x7ffffffeead0。关于我在这里做错了什么有什么想法吗？

我修改了代码来存储一个字符串向量，然后循环遍历每个字符串，创建一个指向每个字符串地址的指针，如下所示。这种方法也行不通。指针向量仍然指向同一个地址；虽然这一次，它们都指向最后一个字符串的地址。

int main() {
  auto name = new std::string("fido");

  const int size = 3;
  std::vector<std::string *> pointers;
  std::vector<std::string> names;

  names.reserve(size);
  pointers.reserve(size);

  for (int i = 0; i < size; i++) {
    std::string n = *name + " " + std::to_string(i);
    names.push_back(n);
  }

  for (int i = 0; i < size; i++) {
    auto n = names.at(i);
    auto p = &n;
    pointers.push_back(p);
  }

  for (auto n : names) {
    std::cout << n << std::endl;
  }

  for (auto n : pointers) {
    std::cout << *n << std::endl;
  }

  return 0;
}

然而，在第三次尝试中，我将代码修改如下。请注意，我使用& 运算符来按索引访问元素。在这里，我确实得到了一个指向不同地址的std::vector<std::string *>（正确对应于字符串向量）。

int main() {
  auto name = new std::string("fido");

  const int size = 3;
  std::vector<std::string *> pointers;
  std::vector<std::string> names;

  names.reserve(size);
  pointers.reserve(size);

  for (int i = 0; i < size; i++) {
    std::string n = *name + " " + std::to_string(i);
    names.push_back(n);
  }

  for (int i = 0; i < size; i++) {
    auto p = &names.at(i); // using address operator like this "works"
    pointers.push_back(p);
  }

  for (auto n : names) {
    std::cout << n << std::endl;
  }

  for (auto n : pointers) {
    std::cout << *n << std::endl;
  }

  return 0;
}

最后，我终于得到了这个更简洁的例子。在这里，我在每个循环上创建一个新指针。

int main() {
  auto name = new std::string("fido");

  const int size = 3;
  std::vector<std::string *> names;
  names.reserve(size);

  for (int i = 0; i < size; i++) {
    auto x = new std::string(*name + " " + std::to_string(i));
    names.push_back(x);
  }

  for (auto n : names) {
    std::cout << *n << std::endl;
  }

  return 0;
}

for-loops 上是否有一些我在这里遗漏的指针？任何指向 C++ 范围规则的指针（不是双关语）都将不胜感激。

Answer 1

但是，我注意到 std::vector 在循环退出后指向相同的地址。

关于我在这里做错了什么有什么想法吗？

for (int i = 0; i < size; i++) {
    std::string n = *name + " " + std::to_string(i);

这里，n 是一个自动变量。 n - 像所有具有自动存储的对象一样，将在作用域结束时销毁，即在迭代结束时。

    names.push_back(&n);

在这里，您获取自动对象的地址并将其存储在向量中。

}

到此，迭代结束，下一个开始。 n 已被破坏，向量中的指针无效。在下一次迭代中，将创建一个新的 n 对象。由于之前的n被销毁了，同样的内存可以用于下一个对象。

for (auto n : pointers) {
    std::cout << *n << std::endl;

在这一行中，您尝试通过无效指针访问不存在的字符串，并且程序的行为未定义。

相同的模式在您的第二次和第三次尝试中持续存在。

在包括第四个在内的所有示例中，您都会泄漏内存。

---

我有一个对象，我试图复制任意次数

您可以将字符串存储在std::vector<std::string> 中。你可以像这样复制这样的向量：

std::vector<std::string> names;
// insert names here

std::vector<std::string> duplicates = names;