std::make_shared与shared_ptr(new)初始化抽象子类行为异常排查

背景 #

在Qt Creator 13.0.0开发计算器应用，基于SOLID原则重构类结构：将expression_element设为抽象基类，派生出value_interface、operator_interface等子类，其中value继承自value_interface。出现异常现象：

• 使用std::make_shared<value>(val)初始化的对象中，contained_value为无效值（NaN），最终导致程序崩溃
• 栈对象value(val)和std::shared_ptr<value>(new value(val))初始化的对象中，contained_value值完全正常

可能的原因排查方向 #

1. 构造函数重载匹配错误 #

如果value类存在多个构造函数（比如包含接受std::shared_ptr、const char*或其他可隐式转换类型的重载），std::make_shared推导模板参数时可能匹配到错误的构造函数，导致val未被正确传递给负责初始化contained_value的目标构造函数。而直接使用new value(val)或栈对象构造时，编译器能明确匹配到正确的构造函数，避免了参数推导歧义。

2. 拷贝/移动构造函数实现缺陷 #

std::make_shared的内部实现可能会触发对象的拷贝或移动操作（部分编译器实现会先构造临时对象再转移所有权）。如果value类的拷贝构造函数或移动构造函数未正确处理contained_value——比如遗漏了该成员的赋值，或者移动构造时错误地将原对象的contained_value置为NaN——就会导致最终生成的shared_ptr指向的对象中该值无效。而直接new或栈对象构造时，可能未触发这些有问题的拷贝/移动逻辑。

3. 内存布局与编译器优化导致的未定义行为 #

std::make_shared会一次性分配对象内存和智能指针的控制块内存，这种连续内存布局和new单独分配对象内存的布局不同。如果Qt Creator对应的编译器（如GCC、Clang或MSVC的特定版本）存在优化bug，或者value类的成员变量存在内存对齐问题，就可能触发未定义行为，导致contained_value的内存位置被错误覆盖或未正确初始化。

4. 临时对象生命周期问题 #

如果val是一个临时对象，且value的构造函数接受的是引用类型，std::make_shared的构造时序可能导致临时对象在value构造完成前提前销毁，使得构造函数接收到无效的引用，进而导致contained_value初始化失败。而直接使用new value(val)或栈对象构造时，临时对象的生命周期足以覆盖构造过程。

5. 模板参数误写（低概率） #

确认std::make_shared的模板参数确实是value而非其基类value_interface。如果误写为基类，可能因对象切片导致contained_value未被正确初始化，但此情况在代码明确指定value时概率极低，可快速排查。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Pavlo Tkach