Hành vi kỳ lạ với các trường lớp khi thêm vào một std :: vector

Tôi đã tìm thấy một số hành vi rất kỳ lạ (trên clang và GCC) trong tình huống sau đây. Tôi có một vectơ, nodesvới một phần tử, một thể hiện của lớp Node. Sau đó tôi gọi một hàm trên nodes[0]đó thêm một cái mới Nodevào vector. Khi Node mới được thêm vào, các trường của đối tượng gọi được đặt lại! Tuy nhiên, chúng dường như trở lại bình thường một lần nữa khi chức năng kết thúc.

Tôi tin rằng đây là một ví dụ có thể tái tạo tối thiểu:

#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

struct Node;
vector<Node> nodes;

struct Node{
    int X;
    void set(){
        X = 3;
        cout << "Before, X = " << X << endl;
        nodes.push_back(Node());
        cout << "After, X = " << X << endl;
    }
};

int main() {
    nodes = vector<Node>();
    nodes.push_back(Node());

    nodes[0].set();
    cout << "Finally, X = " << nodes[0].X << endl;
}

Đầu ra nào

Before, X = 3
After, X = 0
Finally, X = 3

Mặc dù bạn sẽ mong đợi X không thay đổi theo quy trình.

Những thứ khác tôi đã thử:

• Nếu tôi loại bỏ dòng có thêm một Nodebên trong set(), thì nó sẽ xuất X = 3 mỗi lần.
• Nếu tôi tạo một cái mới Nodevà gọi nó trên đó ( Node p = nodes[0]) thì đầu ra là 3, 3, 3
• Nếu tôi tạo một tham chiếu Nodevà gọi nó trên đó ( Node &p = nodes[0]) thì đầu ra là 3, 0, 0 (có lẽ điều này là do tham chiếu bị mất khi vectơ thay đổi kích thước?)

Đây có phải là hành vi không xác định vì một số lý do? Tại sao?

Mã của bạn có hành vi không xác định. Trong

void set(){
    X = 3;
    cout << "Before, X = " << X << endl;
    nodes.push_back(Node());
    cout << "After, X = " << X << endl;
}

Truy cập vào Xthực sự this->Xvà thislà một con trỏ đến thành viên của vectơ. Khi bạn làm, nodes.push_back(Node());bạn thêm một phần tử mới vào vectơ và quá trình phân bổ lại, làm mất hiệu lực tất cả các trình vòng lặp, con trỏ và tham chiếu đến các phần tử trong vectơ. Điều đó có nghĩa là

cout << "After, X = " << X << endl;

đang sử dụng một thiskhông còn hiệu lực.

nodes.push_back(Node());

sẽ phân bổ lại vectơ, do đó thay đổi địa chỉ của nodes[0], nhưng thiskhông được cập nhật.
hãy thử thay thế setphương thức bằng mã này:

    void set(){
        X = 3;
        cout << "Before, X = " << X << endl;
        cout << "Before, this = " << this << endl;
        cout << "Before, &nodes[0] = " << &nodes[0] << endl;
        nodes.push_back(Node());
        cout << "After, X = " << X << endl;
        cout << "After, this = " << this << endl;
        cout << "After, &nodes[0] = " << &nodes[0] << endl;
    }

lưu ý như thế nào &nodes[0]là khác nhau sau khi gọi push_back.

-fsanitize=addresssẽ nắm bắt được điều này và thậm chí cho bạn biết bộ nhớ nào đã được giải phóng nếu bạn cũng biên dịch -g.