optional<map<string, string>> 中的值在非常特殊的情况下变得“损坏”

Question

对不起，标题很差，但我所看到的很奇怪，很难简洁地解释。

基本上，我们optional<map<string, string>>的代码中有一个通过 getter/setter 访问的，有时当我们检查值时，我们会得到非常奇怪的结果。这是重现问题的简化代码：

#include <optional>
#include <map>
#include <iostream>

using namespace std;

optional<map<string, string>> optmap;

static void Set(optional<map<string, string>> m);
static optional<map<string, string>> Get();
static void PrintMap(map<string, string> m);

int main(int const argc, char const * const *argv)
{
        map<string, string> sample;
        sample.emplace("testtesttesttest1", "testtesttesttest1");
        sample.emplace("testtesttesttest2", "testtesttesttest2");
        sample.emplace("testtesttesttest3", "testtesttesttest3");

        cout << "sample:" << endl;
        PrintMap(sample);

        Set(sample);
        map<string, string> result = Get().value();

        cout << "result:" << endl;
        PrintMap(result);

        cout << "function call:" << endl;
        PrintMap(Get().value());

        cout << "inline iteration:" << endl;
        for (auto &item : Get().value())
        {
                cout << item.first << ", " << item.second << endl;
        }
}

static void Set(optional<map<string, string>> m)
{
        optmap = m;
}

static optional<map<string, string>> Get()
{
        return optmap;
}

static void PrintMap(map<string, string> m)
{
        for (auto &item : m)
        {
                cout << item.first << ", " << item.second << endl;
        }
}

我编译使用g++ -std=c++17并在我最近的运行中得到了这个输出：

$ ./a.out 
sample:
testtesttesttest1, testtesttesttest1
testtesttesttest2, testtesttesttest2
testtesttesttest3, testtesttesttest3
result:
testtesttesttest1, testtesttesttest1
testtesttesttest2, testtesttesttest2
testtesttesttest3, testtesttesttest3
function call:
testtesttesttest1, testtesttesttest1
testtesttesttest2, testtesttesttest2
testtesttesttest3, testtesttesttest3
inline iteration:
@?M?OVtesttest1, ??M?OVtesttest1
??M?OVtesttest2, ??M?OVtesttest2
??M?OVtesttest3, testtest3

请注意，在我们使用for (auto &item : Get().value()). 更奇怪的是，这似乎只发生在一定长度的字符串上。如果值的长度小于 16 个字符，则没有问题。如果我将地图更改为包含以下内容：

sample.emplace("fifteencharokay", "15");
sample.emplace("sixteencharweird", "16");

我得到这个输出：

$ ./a.out 
sample:
fifteencharokay, 15
sixteencharweird, 16
result:
fifteencharokay, 15
sixteencharweird, 16
function call:
fifteencharokay, 15
sixteencharweird, 16
inline iteration:
fifteencharokay, 15
harweird, 16

（注意"sixteencharweird"已"harweird"在最后一行被截断）

这里发生了什么？为什么我们在这种非常特殊的情况下会遇到问题（长字符串并直接迭代函数调用的结果）？我通过这种方式迭代是否违反了某种 C++ 规则？

Answer 1

在这个循环中：

for (auto &item : Get().value())

您正在调用未定义的行为，因为返回的临时值Get()将在完整表达式结束时消失，并且.value()您的范围 for 循环将迭代的引用不再存在的内存。

您注意到长度小于 16 个字符的字符串的奇怪行为可能是由于小字符串优化造成的。由于字符串保留在短字符串的内部缓冲区中，您仍然可以看到那里的内存。当然，这仍然是UB，你不能依赖它。

您可以通过执行以下操作来解决此问题：

auto const &g = Get();
for (auto &item : g.value())

这是一个演示。

事实上，c++20 正是为了这个目的添加了 range-for with initializer 构造：

for (auto const &g = Get(); auto &item : g.value())