这是C++中的未定义行为从悬空指针调用函数

Question

这里出现了一个问题,当一个指针变得晃来晃去时,问"为什么这个工作".答案是它是UB,这意味着它可能起作用.

我在一个教程中学到了:

#include <iostream>

struct Foo
{
    int member;
    void function() { std::cout << "hello";}

};

int main()
{
    Foo* fooObj = nullptr;
    fooObj->member = 5; // This will cause a read access violation but...
    fooObj->function(); // Because this doesn't refer to any memory specific to
                        // the Foo object, and doesn't touch any of its members
                        // It will work.
}

这相当于:

static void function(Foo* fooObj) // Foo* essentially being the "this" pointer
{
    std::cout << "Hello";
    // Foo pointer, even though dangling or null, isn't touched. And so should 
    // run fine.
}

我错了吗？是UB,即使我解释只是调用一个函数而不是访问无效的Foo指针？

Answer 1

你在推理实践中会发生什么.允许未定义的行为执行您期望的操作...但不保证.

对于非静态情况,可以直接使用以下内容中的规则进行证明[class.mfct.non-static]:

如果为非X类型的对象X或派生类型的对象调用类的非静态成员函数X,则行为未定义.

请注意,没有考虑非静态成员函数是否访问*this.该对象只需要具有正确的动态类型,*(Foo*)nullptr当然也不需要.

特别是,即使在使用您描述的实现的平台上,也可以使用该调用

fooObj->func();

转换为

__assume(fooObj); Foo_func(fooObj);

并且是优化不稳定的.

这是一个与您的期望相反的例子:

int main()
{
    Foo* fooObj = nullptr;
    fooObj->func();
    if (fooObj) {
        fooObj->member = 5; // This will cause a read access violation!
    }
}

在实际系统上,这可能最终会在注释行上发生访问冲突,因为编译器使用了fooObj 不能为空的事实fooObj->func()来消除if其后的测试.

即使您认为自己了解平台的功能,也不要做UB的事情. 优化不稳定是真实的.

此外,您可能会认为标准更具限制性.这也导致UB:

struct Foo
{
    int member;
    void func() { std::cout << "hello";}
    static void s_func() { std::cout << "greetings";}
};

int main()
{
    Foo* fooObj = nullptr;
    fooObj->s_func(); // well-formed call to static member,
         // but unlike Foo::s_func(), it requires *fooObj to be a valid object of type Foo
}

标准的相关部分见于[expr.ref]:

表达式E1->E2转换为等效形式(*(E1)).E2

以及随附的脚注

如果计算了类成员访问表达式,则即使不需要结果来确定整个后缀表达式的值,也会发生子表达式求值,例如,如果id-expression表示静态成员.

这意味着有问题的代码肯定会进行评估(*fooObj),尝试创建对不存在的对象的引用.有几个提议允许这样做,并且只允许在这样的引用上允许lvalue-> rvalue转换,但是到目前为止这些已经被拒绝了; 甚至形成参考文献在迄今为止的所有版本的标准中都是非法的.