为什么全局STL容器在销毁后返回有效的迭代器？

Question

我正在尝试调试一个旧游戏，但遇到了内存管理的一个棘手问题。这是正在发生的事情的片段：

#include <vector>

extern std::vector<int> v;

int tmp;

struct Main {
    ~Main() {
        for (std::vector<int>::iterator it = v.begin();
                it != v.end();
                ++it) {
            tmp = *it;
        }
        v.clear();
    }
};

Main m;
std::vector<int> v;

int main() {
    v.push_back(1);
}

当使用

-fsanitize=address

编译时，它会报告向量的堆释放后使用

v

:

• 内存区域由

  main.cpp:22

  分配，这是

  v

  的定义。
• 它首先在

  __run_exit_handlers

  中释放，调用堆栈中没有任何帧属于

  main.cpp

  。
• 错误的内存访问

  READ of size 4

  来自

  main.cpp:12

  ，即

  tmp = *it

  。

此片段涵盖了重现所需的所有细节：

• 辅助类

  Main

  及其唯一实例

  Main m

  必须放置在 v 的定义之前

  。如果我交换 

  m

   和 

  v

  ，那么就不再存在堆释放后使用。
  

  特别是，
  • for

    循环如果移入

    main()

    ，不会造成任何麻烦，强调了辅助类的必要性。

• v.push_back(1)

   为必填项。如果 

  v

   为空或者 

  v.clear()

   移动到 

  for

   循环之前，则不再存在堆释放后使用。

全局变量
• tmp

  是为了避免编译器优化

  *it

  。 

  -O0

   不需要。

这至少可以在 GCC 11 和 Clang 14 中重现，所以我认为应该归咎于代码。

我的问题是：

谁能解释一下，如果
• for

   在 

  v

   之前被破坏，为什么 

  m

   循环仍然执行？如何避免这种情况？

在实际的游戏源码中，
• v

  和

  m

  属于不同的模块，是分开编译的。如何确保在链接时在 

  m

   中的 

  v

   之后初始化 

  CMakeLists.txt

  ？

Answer 1

谁能解释一下，如果

for

 在 

v

 之前被破坏，为什么 

m

 循环仍然执行？

这是

未定义的行为！ 任何事情都可能发生，包括看似的正确行为。

在这种情况下，可能发生的情况是，当迭代器返回时，

vector

的内部内存尚未被覆盖，因此它们仍然引用已被释放的动态内存，这可以解释为什么在取消引用 

it

 迭代器之前，不会发生崩溃。

您根本无法在对象被销毁后访问该对象，并且在您的示例中，

v

在调用

~Main()

之前被销毁。由于 

~Main()

 使用 

v

，因此 

v

 的生存时间必须比 

m

 更长。