C++类成员赋值与局部资源传递的有效性及未定义行为问询

示例1：局部变量设置类成员的有效性问题 #

问题回顾 #

class Test { 
public: 
    Test(){m_x = 0;}; 
    ~Test() {}; 
    void setX(const int x) {m_x=x;} 
    int getX() const {return m_x;} 
private: 
    int m_x; 
}; 
void SetX(Test& test) { 
    int x = 2; 
    test.setX(x); 
} 
int main() { 
    Test X; 
    SetX(X); 
    std::cout << "XX: " << X.getX() << std::endl; 
    return 0; 
}

提问：通过上述方式设置类成员变量是否有效？当局部变量x超出作用域后是否会出现随机行为？

解答 #

这种方式完全有效，局部变量x销毁后不会产生任何随机行为，核心原因在于参数传递的方式：

• setX的参数是const int x，属于值传递——调用test.setX(x)时，程序会把局部变量x的数值（也就是2）拷贝一份传给函数参数，两者是完全独立的内存空间。
• setX内部只是把这份拷贝的数值赋值给Test类的成员m_x，完成赋值后，m_x就独立持有了这个值，和原来的局部变量x没有任何关联。
• 当SetX执行完毕，局部变量x超出作用域被销毁时，Test对象X的m_x已经保存了拷贝后的数值2，不会受到任何影响。程序运行后会正常输出XX: 2。

示例2：局部资源传递给类构造函数的有效性问题 #

问题回顾 #

class Test { 
public: 
    Test(){m_x = 0;}; 
    ~Test() {}; 
    void init(const int x, const int y) { 
        AnotherClassRessource res(x,y); 
        m_other.reset(new AnotherClass(res)); 
    } 
    void doSomething() { 
        m_other->doSomething(); 
    } 
private: 
    int m_x; 
    std::unique_ptr<AnotherClass> m_other; 
}; 
int main() { 
    Test X; 
    X.init(1,2); 
    X.doSomething(); 
    return 0; 
}

提问：在init函数中创建局部AnotherClassRessource并传递给AnotherClass构造函数的操作是否有效？是否会产生未定义行为？该结果是否取决于AnotherClass内部是否持有res的引用或指针？

解答 #

这个操作的有效性和是否产生未定义行为，完全取决于AnotherClass的构造函数如何处理传入的res对象，分两种情况分析：

1. 如果AnotherClass构造函数是值传递/拷贝res的内容
   比如AnotherClass的构造函数内部把res的x、y值复制到自己的成员变量中，或者直接以值的形式接收res（即AnotherClass(AnotherClassRessource res)），那么这个操作是完全有效的：

   • 局部变量res在传递给构造函数时会被拷贝一份，AnotherClass对象持有的是这份独立的拷贝，和原局部res没有关联。
   • 当init执行完毕，res销毁后，m_other指向的AnotherClass对象内部已经保存了自己的拷贝，调用doSomething()不会有任何问题，也不会产生未定义行为。

2. 如果AnotherClass构造函数保存了res的指针或引用
   比如AnotherClass的成员变量是AnotherClassRessource& m_res或者AnotherClassRessource* m_res，并且在构造函数中把传入的res的引用/指针赋值给这些成员，那情况就完全不同了：

   • 局部变量res是init函数的栈变量，当init执行完毕，res会被销毁，其占用的栈内存会被回收。
   • 此时AnotherClass对象持有的引用/指针就变成了悬空引用/悬空指针，后续调用doSomething()时，访问这个悬空的引用/指针会触发未定义行为——程序可能崩溃、输出异常结果，甚至看似正常运行但存在严重的内存安全隐患，具体行为完全不可预测。

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