在基本构造函数完成之前传递“this”:UB 或只是危险

Passing `this` before base constructors are done: UB or just dangerous?

本文关键字：this UB 危险 构造函数      更新时间：2023-10-16

考虑这个最小的例子(我能想到(：

struct Bar;
struct Foo {
  Bar* const b;
  Foo(Bar* b) : b(b) {}
};
struct Bar {
  Foo* const f;
  Bar(Foo* f) : f(f) {}
};
struct Baz : Bar {
  Baz() : Bar(new Foo(this)) {}
};

当this传递给 Foo 的 ctor 时，Baz层次结构中没有创建任何内容，但Foo和Bar都不会对它们收到的指针做任何问题。

现在的问题是，以这种方式赠送this是危险的，还是不确定的行为？

问题2：如果Foo::Foo(Bar*)是具有相同语义的Foo::Foo(Bar&)呢？我必须传递*this，但在这种情况下，deref 运算符不会做任何事情。

这不是 UB。该对象可能尚未正确初始化(因此可能无法立即使用它(，但存储指针以供以后使用是可以的。

我必须传递*this，但在这种情况下，deref 运算符不会做任何事情。

当然会，它会取消引用指针。请记住，初始化与分配不同 - 当构造函数运行时，对象已经正确分配(否则您将无法初始化它( - 即它存在，但它处于不确定状态，直到其构造函数完成。

这个问题在标准 3.8/5 中直接回答C++：

在对象的生存期开始之前，但在分配了对象将占用的存储

之后，或者在对象的生存期结束之后，在重新使用或释放对象占用的存储之前，可以使用任何指向对象将要或曾经所在的存储位置的指针，但只能以有限的方式使用。对于正在建造或销毁的物体，请参见 12.7。否则，此类指针引用分配的存储 (3.7.4.2(，并且像指针类型为 void* 一样使用该指针是明确定义的。可以取消引用此类指针，但生成的左值只能以有限的方式使用，如下所述。在以下情况下，程序具有未定义的行为：

  • 该对象将是或曾经是具有非平凡析构函数的类类型，指针用作删除表达式的操作数，
  • 指针用于访问非静态数据成员或调用对象的非静态成员函数，或
  • 指针隐式转换为 (4.10( 到指向基类类型的指针，或者
  • 指针用作static_cast的操作数 (5.2.9((除非转换为 void*，或转换为 void*，然后转换为 char*，或无符号字符*(，或
  • 指针用作dynamic_cast的操作数 (5.2.7(。

此外，在 12.7/3 中：

为了显式或隐式地将引用 X 类对象的指针(glvalue(转换为指向 X 的直接或间接基类 B 的指针(引用(，X 的构造及其直接或间接派生自 B 的所有直接或间接基的构造应该已经开始，并且这些类的销毁尚未完成， 否则，转换会导致未定义的行为。

行为不是未定义的，也不一定是危险的。

Foo和Bar都不会对他们收到的指针做任何问题。

这是关键：您只需要知道指针指向的对象尚未完全构造。

如果Foo::Foo(Bar*)是具有相同语义的Foo::Foo(Bar&)呢？

就

危险性或定义性而言，两者之间实际上没有区别。

这是个好问题。 如果我们阅读 §3.8，则对象的生命周期非平凡构造函数仅在构造函数完成后启动("初始化完成"(。 几段之后，该标准界定了我们可以和不能用指针做什么"在对象的生存期开始之前，但在对象将占用的存储已分配"(并且 初始化列表中的this指针似乎肯定适合鉴于上述定义，归入该类别(：特别是

在以下情况下，程序具有未定义的行为：

[...]

  • 指针隐式转换为指向基类类型的指针，或者

[...]

在您的示例中，基数参数中的指针类型类具有基类类型，因此派生类的this指针必须隐式转换为它。 这是未定义的行为根据上述。但......为了调用构造函数基类，编译器必须将地址隐式转换为类型指向基类的指针。 所以一定有一些例外。

在实践中，我从来不知道编译器在这种情况下会失败，除了涉及虚拟继承的案件;我肯定有遇到具有以下模式的错误：

class L;
class VB {};
class R : virtual VB { public: R( L* ); }
class L { L( char const* p ); };
class D : private virtual L, private virtual R { D(); }
D::D( char const* p ) : L( p ), R( this ) {}

为什么编译器在这里有问题，我不知道。 它能够正确转换指针，将其作为this指针传递给L的构造函数，但在将其传递给时没有正确执行 R .

在这种情况下，解决方法是为 L 提供一个包装类，其中返回指针的成员函数，例如：

class LW : public L
{
public:
    LW( char const* p ) : L( p ) {}
    L* getAddress() { return this; }
};
D::D( char const* p ) : L( p ), R( this->getAddress(); ) {}

这一切的结果是我无法给你一个明确的答案，因为我不确定该标准的作者的意图。 在另一方面，我实际上已经看到它不起作用的情况(而不是那个很久以前(。

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