派生类销毁后使用基类成员

Question

假设我们有一个简单的结构：

struct RefCounters {
    size_t strong_cnt;
    size_t weak_cnt;
    RefCounters() : strong_cnt(0), weak_cnt(0) {}
};

从实现的角度来看，析构函数

RefCounters::~RefCounters

应该什么都不做，因为它的所有成员都有原始类型。这意味着如果这种类型的对象被显式调用析构函数销毁（但它的内存是 not 释放），那么我们将能够在对象死亡后正常使用它的成员。

现在假设我们还有一些派生自

RefCounters

的类。假设

RefCounters

在

Derived

类的基类中恰好出现一次。假设为类

Derived

的对象显式调用析构函数，但它的内存 not 释放。之后可以访问成员

strong_cnt

和

weak_cnt

吗？

从实现的角度来说，应该是可以的，至少在不涉及虚拟继承的情况下。因为

Derived*

可以静态转换为

RefCounters*

（将编译时常量偏移量添加到地址），并且

RefCounters

的内存不应该被

Derived

类的析构函数触及。

这里是一个代码示例：

struct RefCounted : public RefCounters {
    virtual ~RefCounted() {}
};

struct Base : public RefCounted {
    int val1;
    virtual void print();
};

struct Derived : public Base {
    std::string val2;
    virtual void print();
};

Derived *pDer = new Derived();
pDer->~Derived();          //destroy object
pDer->strong_cnt++;        //modify its member
std::cout << pDer->strong_cnt << pDer->weak_cnt << "\n";

这样的代码是否被 C++ 标准视为未定义行为？有什么实际原因导致它无法工作吗？是否可以通过微小的更改或添加一些限制使其合法？

附言据推测，这样的代码示例允许进行 intrusive_ptr + weak_ptr 组合，这样如果至少有一个 weak_ptr 仍然指向它，那么 weak_ptr 总是可以从对象指针获得。 这个问题中的更多细节。

Answer 1

我认为你的方法不好。评论中有一个很好的链接，显示了关于标准细节的争论。一旦有争论，不同的编译器很可能会以不同的方式实现这个细节。更。同一个编译器可能会将其实现从一个版本更改为另一个版本。

各种暗角用得越多，出问题的几率就越大

底线。愿意达成什么？为什么不能使用普通的 C++ 语言功能来做到这一点？

Answer 2

这意味着如果通过显式调用析构函数销毁该类型的对象（但其内存not释放），那么我们将能够在对象死亡后正常使用其成员。

这个前提是不正确的，这与你的其余问题一样；当通过指向派生类类型的指针访问这些成员时，它肯定也不会被明确定义。

要了解您的前提为何不正确，让我们看一下 C++14 标准（在提出问题时生效的标准）。根据 [class.cdtor]/3:

[...] 要形成一个指向（或访问其值）对象

obj

的直接非静态成员的指针，

obj

的构造应该已经开始并且它的销毁应该没有完成，否则指针值的计算（或访问成员值）导致未定义的行为。

RefCounters

的析构函数是微不足道的这一事实并不为此规则提供例外。但是，它确实为 [class.cdtor]/1:

提供了一个例外

对于具有非平凡构造函数的对象，引用该对象的任何非静态成员或基类 在构造函数开始执行之前导致未定义的行为。对于具有非平凡性的对象 析构函数，在析构函数完成后引用对象的任何非静态成员或基类 执行导致未定义的行为。

对于一个被销毁的

RefCounters

对象，其内存还没有被释放或重用，明确定义为仅引用

strong_cnt

或

weak_cnt

成员，但未定义形成指向成员或成员的指针尝试访问它的值。这个在[basic.life]/5:

中也有提到

[...] 或者，在对象的生命周期结束之后，对象占用的存储空间被删除之前 重用或释放，任何指向对象将要或曾经位于的存储位置的指针 可以使用，但仅限于有限的方式。对于正在构建或破坏的对象，请参见 12.7。 [...] 允许通过此类指针进行间接访问，但生成的左值只能用于 有限的方式，如下所述。如果出现以下情况，则程序具有未定义的行为：

• [...]
• 指针用于访问非静态数据成员或调用非静态成员函数 对象，或
• [...]

请注意，在 C++20 中，已明确即使破坏标量类型也会结束其生命周期。所以当你销毁一个

RefCounters

对象时，这也会销毁它的

size_t

成员，并且他们可能不再被访问。这给出了您的代码具有 UB 的另一个原因。