使用std::function与std::shared_ptr触发C++标准库双释放问题排查

结论 #

你的程序触发了未定义行为，libstdc的实现直接暴露了这个问题，而libc的实现细节恰好规避了崩溃，但这不代表程序本身合法。

问题根源拆解 #

先看代码里的核心错误链：

1. get()里用std::make_shared<foo>()创建对象，并用shared_ptr<foo> f管理，此时引用计数为1。
2. 给f->fun赋值了按值捕获f的lambda，循环引用形成：shared_ptr持有foo对象，foo的std::function持有lambda，lambda又持有同一个shared_ptr，引用计数变为2。
3. 致命错误：get()返回的是*f的裸引用，函数结束后局部变量f销毁，引用计数减为1（只剩lambda里的拷贝持有）。此时返回的引用指向的foo对象，生命周期完全绑定在std::function里的lambda上。
4. main中执行get().fun = nullptr时，会触发旧std::function的析构：
   • 析构lambda会销毁其持有的shared_ptr<foo>，引用计数归零，进而销毁foo对象。
   • 但此时我们正处于给foo的fun成员赋值的过程中——相当于在销毁foo对象的同时，还在修改它的成员，这属于C++标准明确禁止的对象生命周期重叠操作，直接触发未定义行为。

不同编译器实现的表现差异 #

• libstdc++：std::function赋值时会先析构旧对象（lambda），直接触发foo销毁，而赋值操作还未完成，后续内存操作访问已释放的foo，导致双释放报错。
• libc++：其std::function的赋值逻辑可能先完成新值构造再析构旧值，刚好避开了这个场景的崩溃，但这只是实现细节带来的侥幸，程序的未定义行为本质没变。

修复方案 #

必须避免返回生命周期由shared_ptr管理的对象的裸引用，正确做法是让get()返回shared_ptr<foo>，确保对象生命周期被正确管控：

#include <memory>
#include <functional>

struct foo {
    std::function<void(void)> fun;
};

std::shared_ptr<foo> get() {
    auto f = std::make_shared<foo>();
    f->fun = [f]() {};
    return f;
}

int main(void) {
    auto foo_ptr = get();
    foo_ptr->fun = nullptr;
    return 0;
}

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