GCC中结合C++20模块使用std::string拼接触发段错误问题

问题现象 #

使用g++ 12.2.1编译代码无错误，但运行时触发Segmentation fault (core dumped)；移除构造函数初始化列表中的三条字符串初始化语句后，错误消失。

相关代码如下：

主程序test_main.cpp #

import shared_buffer;

namespace sb = shared_buffer;

struct DataRecord {
    int i;
};

int main () {
    sb::Handle <DataRecord, 10> handle ("my_handle");
    return 0;
}

模块shared_buffer.cpp #

export module shared_buffer;

import <string>;
import <iostream>;

namespace st = std;

export namespace shared_buffer {

template <typename Record, int maxNrOfRecords>
struct Content {
    int size = 0;
    Record records [maxNrOfRecords];
};

template <typename Record, int maxNrOfRecords>
class Handle {
public:
    st::string name;
    st::string mutexName ;
    st::string memoryName;
    Content <Record, maxNrOfRecords> content;

    Handle (st::string name):
        // 添加这3行触发段错误
        name (name),
        mutexName (name + "_mutex"),
        memoryName (name + "_memory")
    {
        st::cout << name << '\n';
        st::cout << mutexName << '\n';
        st::cout << memoryName << '\n';
    }
};

}

编译脚本compile #

clear
g++ -std=c++20 -fmodules-ts -xc++-system-header string
g++ -std=c++20 -fmodules-ts -xc++-system-header iostream
g++ -std=c++20 -fmodules-ts shared_buffer.cpp test_main.cpp

问题原因 #

构造函数的参数名name与类成员变量name重名，在初始化列表中：

• name(name)会被编译器解析为用未初始化的成员变量name初始化自身，此时成员变量还未完成构造，处于非法内存状态。
• 后续mutexName (name + "_mutex")和memoryName (name + "_memory")中的name，访问的是未初始化的成员变量而非构造函数参数，对未初始化的std::string执行拼接操作属于未定义行为，直接触发段错误。

修复方案 #

修改构造函数的参数名，避免与成员变量重名，比如将参数改为_name，再用参数初始化成员：

修改后的Handle类构造函数部分：

Handle (st::string _name):
    name (_name),
    mutexName (_name + "_mutex"),
    memoryName (_name + "_memory")
{
    st::cout << name << '\n';
    st::cout << mutexName << '\n';
    st::cout << memoryName << '\n';
}

也可以通过this->name明确指定成员变量，用参数初始化（推荐结合std::move减少拷贝）：

Handle (st::string name):
    name (std::move(name)),
    mutexName (this->name + "_mutex"),
    memoryName (this->name + "_memory")
{
    st::cout << name << '\n';
    st::cout << mutexName << '\n';
    st::cout << memoryName << '\n';
}

前者代码更直观，能从根源避免命名歧义，是更推荐的写法。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Jacques de Hooge