何种C++标准条款判定T构造函数中调用std::vector<T>::clear()的行为未定义？

考虑以下代码：

#include <string>
#include <vector>

struct Foo;

std::vector<Foo> v;

struct Foo {
    std::string s = std::string(10000, 'x');
    Foo() {}
    Foo(int) { v.clear(); }
};

int main() {
    v.resize(1);  // required, otherwise no double free
    v.reserve(2);  // optional
    v.emplace_back(10);  // causes double free
}

这段代码中，调用v.emplace_back(10)会触发Foo(int)构造函数，而该构造函数会在emplace_back执行完成前调用v.clear()。在Ubuntu 22.04的libstdc++实现中，这会导致双释放：v[0]先被clear()销毁，后续又被v的析构函数销毁。

对应的C++标准条款 #

该程序的行为属于未定义行为，对应的C标准条款在容器通用要求部分（以C20为例，条款编号为[container.reqmts.general]/15）：

如果一个容器操作会修改容器，那么在该操作执行期间修改容器的行为是未定义的。

更具体地说，emplace_back是一个会修改容器的操作（它会向容器中添加新元素，可能改变容器的size等状态）。在emplace_back的执行过程中——也就是构造新Foo对象的阶段——调用v.clear()直接修改了同一个容器，这违反了容器操作的基本约束，导致行为未定义。

为什么即使没显式访问元素也会出问题 #

你提到“并未访问v的任何元素”，但实际上emplace_back的执行过程已经涉及容器的内部状态管理：

1. 当调用emplace_back(10)时，容器会先准备好存储新元素的空间（这里已经reserve(2)，所以空间足够）；
2. 然后在该空间上构造Foo对象，此时触发Foo(int)构造函数；
3. 构造函数中调用v.clear()，会销毁容器中已有的所有元素（包括v[0]），并将容器的size重置为0；
4. 当emplace_back执行完成后，它原本预期要完成新元素的添加，但容器已经被clear()修改，后续容器析构时，会尝试销毁所有“应该存在”的元素，而这些元素已经被clear()销毁过一次，最终导致双释放错误。

这种在容器修改操作的执行过程中嵌套修改容器的行为，完全符合标准中“未定义行为”的判定条件。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者yeputons