std::unique_ptr、pimpl 和 object 生命周期

Question

以下示例使用 Linux (GNU STL) 上的 gcc 11 和 FreeBSD (Clang STL) 上的 clang 12 进行编译。 在 Linux 上，它运行并打印值 1 和 2。在 FreeBSD 上，它打印值 1，然后因 SEGV 而崩溃。 我不太了解 object 的生命周期——所以整个事情可能是 UB 并且运行时行为可能不相关。 I do know that the implementation of std::unique_ptr between those two STLs differs in an important way: Clang STL resets the internal pointer of a std::unique_ptr to nullptr at the start of the destructor, while GNU STL leaves the pointer alone.

#include <iostream>
#include <memory>

struct C {
    struct Private {
        C* m_owner;
        int m_x;
        Private(C* owner) : m_owner(owner), m_x(0) {}
        ~Private() { m_owner->cleanup(); }
        void cleanup() { std::cout << "Private x=" << ++m_x << '\n'; }
    };
    
    std::unique_ptr<Private> d;
    C() { d = std::make_unique<Private>(this); }
    ~C() = default;
    void cleanup() { d->cleanup(); }
};

int main(int argc, char **argv)
{
    C c;
    c.cleanup(); // For display purposes, print 1
    return 0; // Destructors called, print 2
}

FreeBSD 上的 Output：

Private x=1
Segmentation fault (core dumped)

和一段回溯：

* thread #1, name = 'a.out', stop reason = signal SIGSEGV: invalid address (fault address: 0x8)
    frame #0: 0x00000000002032b4 a.out`C::Private::cleanup() + 52
a.out`C::Private::cleanup:
->  0x2032b4 <+52>: movl   0x8(%rax), %esi

我认为这可能是 UB 的原因是：

• 在return 0时， c的生命周期即将结束。
• 析构函数~C()运行。 一旦析构函数的主体（默认）完成，object 的生命周期就结束了，使用 object 是 UB。
• 现在 object 的子对象（成员对象？）的析构函数运行。
• 析构函数~std::unique_ptr<Private>运行。 它为持有的 object 运行析构函数。
• 析构函数~Private()使用指向不再活动的 object m_owner的指针来调用成员 function。

我很感激能指出对 object 生命周期的理解是否正确的答案。

如果它不是 UB，那么就有一个单独的实现质量问题（或者我应该在调用它的方法之前检查 d 指针，但这对于一个 pimpl 来说似乎有点无聊；然后我们得到if(d)d->cleanup()是一个 STL 实现所需要的，而在另一个实现中这是一个无用的检查）。

为了提出一个问题：在销毁 object c期间，此代码是否在语句m_owner->cleanup() （第 9 行）中显示 UB？

Answer 1

是的，当m_owner->cleanup();时， m_owner所指的 object 的生命周期已经结束； 被调用，因此调用是 UB。