为什么它打破了初始化列表的顺序规则时会起作用答案

【问题标题】：Why does it work when it breaks the rule of order of initialization list为什么它打破了初始化列表的顺序规则时会起作用
【发布时间】：2018-01-26 07:24:24
【问题描述】：

为什么这段代码有效？我预计这会因为违反基本 C++ 规则之一而失败：

#include <iostream>
using namespace std;

struct A {
    A() { cout << "ctor A" << endl; }
    void doSth() { cout << "a doing sth" << endl; }
};

struct B {
    B(A& a) : a(a) { cout << "ctor B" << endl; }

    void doSth() { a.doSth(); }

    A& a;
};

struct C {
    C() : b(a) { cout << "ctor C" << endl; }

    void doSth() { b.doSth(); }

    B b;
    A a;
};

int main()
{
    C c;
    c.doSth();
}

https://wandbox.org/permlink/aoJsYkbhDO6pNrg0

我预计这会失败，因为在 C 的构造函数中，当尚未创建此 A 对象时，B 会获得对 A 对象的引用。

我错过了什么吗？初始化顺序规则是否与字段顺序相同不适用于引用？

编辑：更让我吃惊的是，我可以添加对“a.doSth();”的调用。在 B 构造函数中，这也将起作用。为什么？此时 A 对象不应该存在！

【问题讨论】：

@JonathanPotter 引用不是指针。也许它被实现为指针，但即使总是这样，引用仍然不是指针
@VTT 没有理由这样做。
@VTT 对不起，我的意思是说没有有效理由这样做。还有have a read
@UKMonkey a(a) 是惯用的 C++。它可能在某些时候会引起某些人的困惑，但a(a_)确实现在为每个人添加了混乱。
@VTT 这里没有冲突。

标签： c++

【解决方案1】：

只要B 的构造函数不使用引用它获取的任何引用而不是绑定其成员，你的代码就可以了。当C 的c'tor 开始时，a 的存储空间已经分配，就像Sneftel 所说，它在范围内。因此，您可以参考它，因为[basic.life]/7 明确允许：

类似地，在对象的生命周期开始之前但在对象的生命周期开始之后对象将占用的存储空间已被分配，或者在对象的生命周期已经结束并且在存储之前被占用的对象被重用或释放，任何引用可以使用原始对象，但只能以有限的方式使用。对于一个对象正在建设或销毁，请参阅 [class.cdtor]。否则，这样的一个glvalue是指分配的存储 ([basic.stc.dynamic.deallocation])，并使用不依赖于其值的 glvalue 是明确定义的。该程序在以下情况下具有未定义的行为：

glvalue 用于访问对象，或

glvalue 用于调用对象的非静态成员函数，或

glvalue 绑定到对虚拟基类 ([dcl.init.ref]) 的引用，或者

glvalue 用作 dynamic_cast 的操作数或 typeid 的操作数。

关于您的编辑：

更让我吃惊的是我可以添加对“a.doSth();”的调用在 B 构造函数中，这也将起作用。为什么？此时 A 对象不应该存在！

未定义的行为是未定义的。我链接到的段落中的第二个项目符号几乎说明了这一点。编译器可能足够聪明地捕捉到它，但并非必须如此。

【讨论】：

@StoryTeller - 请参阅我上面的编辑。
所以当我在 B 的构造函数中添加对 a.doSth 的调用时，即使这样有效，它是未定义的行为吗？我明白了吗？
@YotKay - 完全正确。
还有一件事：如果在 B 构造函数中我 push_back 我的 'a' 到向量，这也将是 UB？
@YotKay - 是的。 push_back 表示执行复制或移动，即调用成员函数。

【解决方案2】：

在您的代码 sn-p 中，当 C 正在构建时，a 尚未初始化但它已经在范围内，因此编译器不需要发出诊断。它的值是未定义的。

代码很好，因为B::a 是C::a 的正确别名。存储支持 C::a 的生命周期在 B::B() 运行时已经开始。

关于您的编辑：虽然C::a 的存储期限已经开始，但来自B::B() 的a.doSth() 绝对会导致未定义的行为（谷歌看看为什么某些东西可以是UB 并且仍然“工作”）。

【讨论】：

但是我可以成功调用 'doSth' 方法并且代码有效。是 UB 吗？
这是否意味着代码没问题？我的意思是除了有点混乱
@YotKay 现在你问我不确定存储对未初始化对象的引用是否是 UB；我不认为是。
其值为未指定；尝试读取该值的程序具有未定义的行为。

【解决方案3】：

这是因为您在 C::binitialization 期间没有访问未初始化的字段 C::a。通过调用C() : b(a)，您将绑定对a 的引用，为B(A& a) 构造函数提供。如果您将代码更改为以某种方式实际使用未初始化的值，那么它将是未定义的行为：

struct B {
   B(A& a)
   : m_a(a) // now this calls copy constructor attempting to access uninitialized value of `a`
   { cout << "ctor B" << endl; }

  void doSth() { a.doSth(); }

   A m_a;
};

【讨论】：

【解决方案4】：

未定义的行为意味着一切皆有可能，包括看起来工作正常。并不意味着它会在下周甚至下一次运行它时正常工作 - 你可能会收到demons flying from your nose。

当您调用a.doSth() 时，可能发生的情况是编译器将调用转换为静态a::doSth()；因为它不是一个虚函数，所以它不需要访问对象来进行调用。该函数本身不使用任何成员变量或函数，因此不会生成无效访问。即使不能保证有效，它也有效。

【讨论】：

【解决方案5】：

在用于初始化的 a 对象尚未调用其构造函数（您的日志显示）的意义上，它不起作用 - 这意味着 b 的 init 可能会也可能不会失败取决于 a 正在做什么。

编译器不会阻止这种情况，但我想应该会。无论如何，我不认为这是 UB，除非您实际尝试使用未初始化的对象；只是存储参考应该没问题。

【讨论】：

是的，应该。至少我认为会。但不知何故，它没有。
我现在用 Clang 和这里的结果一样，没有警告，没有错误。
@YotKay 我不认为编译器有为这种情况发出任何东西；我的“应该”真的是一厢情愿。

【解决方案6】：

之所以有效，是因为 B 使用引用进行了初始化，并且该引用已经存在，因此可以使用它来初始化某些东西。

如果您尝试在 B 的 ctor 中按值传递 a，那么编译器会抱怨：

警告：字段“a”在此处使用时未初始化 [-Wuninitialized]

【讨论】：