使用std :: function类成员进行编译器优化时出现段错误

Question

我有一个非常简单的代码示例，当-O2在gcc 8.2.0下进行优化时会崩溃

#include <vector>
#include <functional>
#include <iostream>

template<typename T, typename Container>
class Lambda_Expression
{
    using Lambda = std::function<T()>;
    const Lambda & _lambda;

public:
    Lambda_Expression(const Lambda & l) : _lambda(l) {}

    T operator[](const std::size_t i)
    {
        std::cerr << "inside expression [] " << i << std::endl;
        return _lambda();
    }
};

auto lambda = []() -> double
{
    return 1.0;
};

int main()
{
    int N = 10;
    std::vector<double> res(N, 0.0);

    double x = lambda();

    std::cerr << "before for loop " << x << std::endl;

    auto test_expression = Lambda_Expression<double, std::vector<double>>(lambda);

    for( int idx=0; idx<N; ++idx )
    {
        std::cerr << "loop " << idx << std::endl;
        double x = test_expression[idx];
    }
}

还要使用-std=c++17，以防产生影响。

我懂了

before for loop 1
loop 0
inside expression [] 0
[1]    5288 segmentation fault  ./bench_lambdas

而我希望循环能够运行10次迭代。优化级别低于2时，不会出现此段错误。

上面的示例对我来说看起来像是无害的代码，据我所知，第2级优化不应破坏正确的代码。

问题： 示例中是否存在未定义的行为或错误的代码，或者可能是问题所在？

Answer 1

据我所知，这是不确定的行为。

问题是您的班级注册了参考

// ..........V  reference !!!
const Lambda & _lambda;

构造函数的参数

Lambda_Expression(const Lambda & l) : _lambda(l) {}

这是一个 std::function

using Lambda = std::function<T()>;

但是，当您使用lambda调用构造函数时（如main()）

auto test_expression = Lambda_Expression<double, std::vector<double>>(lambda);

您将其保存在_lambda对临时对象的引用中，因为lambda不是std::function这样，所以它创建了一个类型为的临时对象，并使用进行了std::function<double()>初始化lambda。

因此出现了问题：在构造结束时，对临时对象的引用变成了悬空引用test_expression，当您调用时test_expression[idx]，使用的_lambda是（潜在地）指向垃圾。

我建议避免此类问题，避免使用参考零件（使_lambda类型为常规成员）std::function

const Lambda _lambda;  // <-- no more reference

所以您复制临时对象）

但是，如果您确实希望这_lambda是对的引用std::function，则应编写如下内容

std::function<double()>  f{lambda};

auto test_expression = Lambda_Expression<double, std::vector<double>>{f};

通过这种方式，构造函数可以接收对std::function对象（f）的引用，该引用可以保留到调用中。