菊花链函数调用指针

Question

我最近在和一个学生一起工作时遇到了一个场景，我在努力理解以下示例失败的原因。

我有一个指向对象的指针Game，而Game它本身也有指向的指针vector<Pair>。失败的行是的最后一行main()，其中我采用菊花链方法：

gamePointer->getPairs()->push_back(pair);

在上面的行中，getPairs()返回vector<Pair>*，然后push_back()调用将一个新值添加Pair到向量中。结果是read access violation。有趣的是，换出Game的vector<Pair>一个string，比方说，让我写了以下内容，它的工作原理：

gamePointer->getPairs()->append("B");

我简化了问题，并复制了完整的示例：

#include "pch.h"
#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>

using namespace std;

class Pair 
{
private:
    string previous;
    string next;

public:
    Pair();
    Pair(string previous, string next);

    string getPrevious();
    string getNext();

    void setPrevious(string previous);
    void setNext(string next);
};

class Game 
{
private:
    vector<Pair>* pairs;
public:
    Game();

    vector<Pair>* getPairs();
    void setPairs(vector<Pair>* pairs);
};


Pair::Pair()
{
    this->setPrevious("a");
    this->setNext("b");
}

Pair::Pair(string previous, string next)
{
    this->setPrevious(previous);
    this->setNext(next);
}

string Pair::getPrevious()
{
    return this->previous;
}

string Pair::getNext()
{
    return this->next;
}

void Pair::setPrevious(string previous)
{
    this->previous = previous;
}

void Pair::setNext(string next)
{
    this->next = next;
}

Game::Game()
{
    vector<Pair> pairs;
    pairs.reserve(10);

    this->setPairs(&pairs);
}

vector<Pair>* Game::getPairs()
{
    return this->pairs;
}

void Game::setPairs(vector<Pair>* pairs)
{
    this->pairs = pairs;
}

int main()
{
    Game game;
    Game* gamePointer = &game;

    Pair pair("Previous", "Next");
    gamePointer->getPairs()->push_back(pair);
}

Answer 1

Game::Game()
{
    vector<Pair> pairs; // DANGER!
    pairs.reserve(10);

    this->setPairs(&pairs); // ARGHH!
} // < pairs dies on this line

该vector命名pairs构造函数运行时只活。您存储了指向该对象的指针，但是指向对象的对象立即超出范围！

而是将成员设为a vector而不是指针：

class Game 
{
private:
    vector<Pair> pairs; // the vector itself is a member of Game

然后您可以getPairs这样：

vector<Pair>* Game::getPairs() // return a pointer
{
    return &pairs;
}

或这个：

vector<Pair>& Game::getPairs() // return a reference
{
    return pairs;
}

您当前正在做的事情是未定义的行为 -这意味着您的程序是非法的，并且可能会发生任何事情，包括看起来工作正常。

当您将换成vectora 时，您会看到“看起来正常工作”的内容string-您的代码仍然损坏，只是您没有注意到！

我可以对发生这种情况的原因进行有根据的猜测，但这绝不能保证。

vector 行为：

• 所述vector对象本身就是上堆叠，但是它必须在分配缓冲区堆使用new。
• 然后，delete当vector末尾超出范围时，将使用此缓冲区Game::Game()。
• 该vector对象本身不再有效，但内存恰好不会被覆盖之前，您接下来尝试使用它。
• 您尝试使用（不再有效）vector，并且内存仍然碰巧包含指向缓冲区的指针。缓冲区已被释放，因此在尝试访问它时会遇到“读取访问冲突”。

string 行为：

• 该string不会不具有分配的缓冲区。它的有效实现是std::string使用“小字符串优化”，其中小字符串（例如，最多16个字符）直接存储在string对象本身内部，而不是存储在分配的缓冲区中。
• 因此string，包括实际内容在内的都在堆栈上。
• 该string对象在的末尾超出范围Game::Game()，但是在您下次尝试使用它之前，内存恰好不会被覆盖。
• 您尝试使用（不再有效）string，并且内存仍然碰巧包含有效的“短字符串”魔术。
• 因为这是在堆栈上，而不是堆上，所以实际上尚未释放内存。所以，要访问它不会导致“读访问冲突”。
• 虽然它仍然是完全非法的！