C++构造函数和编译器自动生成代码的陷阱

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作者:Asahi

最近在项目中debug各种access violation的，其中这个问题比较有代表性，并且能够被规范的代码标准解决。

问题可以总结为以下的代码：

 1 class TestString
 2 {
 3 public:
 4     TestString(const char* input) : m_value(input) {}
 5     TestString(const TestString& input) : m_value(input.m_value) {}
 6     operator const char*() const { return m_value.c_str(); }
 7     string m_value;
 8 };
 9 
10 void main()
11 {
12     TestString testStr("StringA");
13     const char* stringB = "StringB";
14     const char* result = true ? testStr : stringB;
15     // Will result point to  "StringA"?
16     assert(result == testStr.m_value.c_str());
17 }

以上代码里面，你可以定认为`result`会指向`testStr.m_value.c_str()`吧，因为我们重载了`operator const char*()`,

其实不然，如果你运行以上的代码，你会发现`result`最后指向的是一个“随机”的内存地址。

我在排除了周围没有任何问题之后，打开了汇编代码的浏览器:

    const char* result = true ? testStr : stringB;
00CE9585  mov         eax,1  
00CE958A  test        eax,eax  
00CE958C  je          main+0B0h (0CE95D0h)  
00CE958E  lea         ecx,[testStr]  
00CE9591  push        ecx  
00CE9592  lea         ecx,[ebp-138h]  
00CE9598  call        TestString::TestString (0CE1659h)  
...
00CE95DA  call        TestString::TestString (0CE14DDh)  
...
00CE9625  call        TestString::operator char const * (0CE105Ah)  
...
00CE964C  call        TestString::~TestString (0CE14A1h)  
...
00CE9670  call        TestString::~TestString (0CE14A1h)

在这里，你能够清楚的看到编译器把`testStr`和`stringB`都准换成了类型为`TestString`的临时对象，然后调用`operator const char*()`来吧结果转换为`const char*`，不过之后这2个临时对象都被自动销毁了，所以你得到的结果也成为了Dangling pointer。

至于解决方案，你估计可以想到这样改：

    const char* result = true ? testStr.m_value.c_str() : stringB;
0008504C  mov         eax,1  
00085051  test        eax,eax  
00085053  je          main+55h (085065h)  
00085055  lea         ecx,[testStr]  
00085058  call        std::basic_string<char,std::char_traits<char>,std::allocator<char> >::c_str (081370h)  
0008505D  mov         dword ptr [ebp-104h],eax  
00085063  jmp         main+5Eh (08506Eh)  
00085065  mov         ecx,dword ptr [stringB]  
00085068  mov         dword ptr [ebp-104h],ecx  
0008506E  mov         edx,dword ptr [ebp-104h]  
00085074  mov         dword ptr [result],edx

通过显式的调用`test.m_value().c_str()`来避免编译器生成预期之外的类型转化。

不过记得我在本文开始说的，这个问题可以通过很好的代码规范来避免，这里我们需要用到的方法是`explicit`。通过把带一个参数的构造函数定义为`explicit`，我们可以避免编译器对被标记的构造函数的隐性调用。

所以这里我所建议的fix是，这样定义你的TestString：

class TestString
{
public:
    explicit TestString(const char* input) : m_value(input) {}
    explicit TestString(const TestString& input) : m_value(input.m_value) {}
    operator const char*() const { return m_value.c_str(); }
    string m_value;
};

然后我们来看看编译器生成的新代码：

    const char* result = true ? testStr : stringB;
00F23C3B  mov         eax,1  
00F23C40  test        eax,eax  
00F23C42  je          main+74h (0F23C54h)  
00F23C44  lea         ecx,[testStr]  
00F23C47  call        TestString::operator char const * (0F21604h)  
00F23C4C  mov         dword ptr [ebp-110h],eax  
00F23C52  jmp         main+7Dh (0F23C5Dh)  
00F23C54  mov         ecx,dword ptr [stringB]  
00F23C57  mov         dword ptr [ebp-110h],ecx  
00F23C5D  mov         edx,dword ptr [ebp-110h]  
00F23C63  mov         dword ptr [result],edx

case close. :)

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标签： C++ CPP C++语言开发

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