Bug:返回局部对象的引用或指针

最新推荐文章于 2025-05-27 15:05:09 发布
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分类专栏： 知识点总结 文章标签： Bug
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本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/f_zyj/article/details/79767238
本文通过一个具体的C++代码示例，深入探讨了返回局部对象引用导致的段错误问题，并提供了相应的解决思路。

摘要生成于 C知道 ，由 DeepSeek-R1 满血版支持， 前往体验 >

昨天晚上，SISTSIST 的宋教授在 SISTSIST 一个官方研招群里分享了一个 BugBug，如下图：

描述

代码如下：

描述

一开始我觉得没问题啊，怎么会出现段错误呢？并且 newnew 怎么可能不是 newnew 一个 heapheap 对象？（后来得知教授的意思是 ssss 无法 newnew 到堆上让他保持）

之所以有这样的疑问，也是因为虽然我经常用 C++C++，但是多数都是用来做 OJOJ 题目，所以并不常用工程项目中所用到的一些用法，也就缺乏这方面的经验。

宋教授告诉我是因为 ObjectLifetimeObjectLifetime，可是我一下子并没有想明白为什么，于是尝试去还原一下 BugBug，如下是还原后的代码及编译情况：

描述
描述

在不加 staticstatic 的情况下，产生了段错误，不过直接原因并不像有的学长说的那样，是因为返回了 newnew 对象，这只是间接原因，真正的原因是 ssss，因为 ssss 是一个 std::istreamstd::istream 对象，不能拷贝只能引用，所以在 Reader(ss)Reader(ss) 里传递过去了 ssss 的引用，这也是我们题目中所说的返回局部对象的引用的 BugBug 之所在，不过为什么如此这般就是 BugBug 呢？

在这里我们需要简单说一些局部对象的生命周期(Lifetime)(Lifetime)，我们在函数 make_reader()make_reader() 中声明的两个对象 s1s1 和 ssss 都是局部对象，在这个函数结束后，这两个局部对象的生命周期也就结束了，被销毁了。待到我们调用这个函数返回的 Reader∗Reader∗ 中的 ssss 引用时，很容易发现 ssss 本体都已经被销毁了，引用还有什么存在的意义呢，如果非要说他存在的意义，那就是造成段错误。由于局部对象是放在段里的，所以引用指向的也是段里，当段里的对象被销毁时，引用也就造成了段错误。

那么这种问题怎么解决呢？

根据刚才的分析是因为局部对象生命周期结束导致的，那么我们可以想办法改变他的生命周期，方法之一就是 staticstatic，这样他的生命周期就贯穿整个程序，也就不会出现段错误了。

不过个人感觉这样做欠妥，因为加上 staticstatic 的时候他只会在第一次调用时真正的执行，后续的调用时都会沿用上一次的状态，这样是否会造成混乱呢？

暂时没有想到更好的解决方案，欢迎大家指点。

返回局部对象的引用的 BugBug 我们可能已经讲得十分清楚了，指针同理。

第2.6章 自动驾驶工作实战笔记：C++ 指针与引用最全代码总结
行知SLAM
06-19 881
C++指针与引用在自动驾驶定位算法开发中的应用 本文系统介绍了C++中指针和引用的核心概念与应用。指针部分涵盖普通指针的特性、指针与数组的关系、动态数组内存管理以及智能指针（unique_ptr、shared_ptr、weak_ptr）的安全内存管理机制。引用部分对比了指针与引用的区别，分析了引用作为别名变量的特性及其在函数参数传递中的优势。作为自动驾驶定位算法工程师，深入理解这些特性可有效提升数据处理效率和内存管理安全性，对优化激光雷达、相机等传感器数据处理算法具有重要价值。
C++ lambda按引用捕获导致的空悬指针问题
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07-08 784
该Wrap也有const版本和非const版本的重载，const版本在捕获类成员函数的指针时，对其用了按值捕获[&, f]（即cmd），而非const版本在捕获类成员函数的指针时，对其默认用了按引用捕获[&]（即cmd1）。在执行cmd.Execute()是没有问题，而执行cmd1.Execute()发生了crash，通过debug发现按引用捕获类成员函数指针，在Wrap()的时候可以取到类成员函数的地址，但一旦退出Wrap()，该类成员函数的地址不复存在。lambda可以按值捕获，也可以按引用捕获。
C++核心准则边译边学-F.43 永远不要返回指向局部对象的指针或引用
面向对象思考
01-16 457
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对象/对象指针返回(local stack\heap\temp对象)
HAN Kai
10-10 915
#include using namespace std; class Base { public: const int b; Base():b(10) { cout<<"Base"<<endl; } Base(cons
函数可以返回一个局部对象，而不能返回一个局部对象的引用（指针）：
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05-30 355
函数可以返回一个局部对象，而不能返回一个局部对象的引用（指针）：当函数返回一个局部对象时，虽然这个对象已经释放，但是返回时会产生一个临时的对象。而当返回一个局部对象的引用时，这个对象已经不存在了。这就要求在函数参数中，包含一个引用或指针。int &func(int a,int b,int &retsult){ retsult = a + b; return &retsult...
不要返回局部对象的引用或指针
vvincentqiao的专栏
08-08 1338
Primer C++ 第五版中文版 P201页提到了不要返回局部对象的引用或指针
Effective C++ 第二版 31)局部对象引用和函数内new的指针 32)推迟变量定义
Fix it
11-01 1426
条款31 千万不要返回局部对象的引用, 不要返回函数内部用new初始化的指针的引用 第一种情况: 返回局部对象的引用;  局部对象--仅仅是局部的, 在定义时创建, 在离开生命空间时被销毁; 所谓生命空间, 指它们所在的函数体; 当函数返回时, 程序的控制离开这个空间, 函数内部所有的局部对象被自动销毁; 因此, 如果返回局部对象的引用, 那个局部对象其实已经在函数调用者使用它之前
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C++禁止返回局部对象的引用
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有关返回对象的说明和使用指向对象的指针
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返回为对象，会自动调用拷贝构造函数，效率较低； 返回对象指针，效率高；但不释放会造成内存泄漏（使用智能指针来解决）。
C++学习笔记——返回对象
华数云图小分队的博客
01-10 1727
C++学当我们说一个函数返回对象时，意味着该函数的返回值是一个对象。这种情况下，函数可以通过创建对象的副本、返回对象的引用或者返回对象的指针来实现。返回对象的副本： 当一个函数返回对象的副本时，函数内部会创建一个临时对象，并将其作为返回值。编译器会调用拷贝构造函数来创建这个副本。副本的初始化是通过将原始对象的属性值复制到新创建的对象中实现的。然后，该副本会被返回给调用函数。这样做允许我们在函数之外使用返回的对象，而不会对原始对象进行修改。需要注意的是，返回对象的副本可能会产生额外的开销，特别是当对象较大时。
返回局部对象的引用和返回局部对象的指针
qianliudw2的专栏
08-13 5041
在C++ primer书中有这么一句话，“千万别返回局部对象的引用”与“千万别返回局部对象的指针”，为什么会有这种说法呢？以下就为大家讲解一下： 1.返回局部对象的引用 string & opp(const string & name) {      string s;      s = name;      return s; } 2.返回局部对象的指针 string * op
cpp中引用做函数返回值
03-27
<think>嗯，用户想了解C++中引用作为函数返回值的用法。首先，我得回忆一下C++中引用的基本概念。引用是变量的别名，必须初始化后不能改变指向。作为返回值的话，函数返回的是某个变量的引用，而不是拷贝。 接下来，需要解释为什么使用引用作为返回值。可能的原因包括避免拷贝大对象，提高效率，或者允许修改返回的变量。比如，操作符重载时常用引用返回，如<<操作符返回ostream的引用以便链式调用。 然后，要考虑注意事项。比如，不能返回局部变量的引用，因为局部变量在函数结束后被销毁，导致悬空引用。这种情况下会导致未定义行为。应该返回静态变量、全局变量或者通过参数传入的变量的引用。 还要举一些例子，比如返回类成员变量的引用，这样可以在外部修改成员变量。例如，重载[]操作符返回元素的引用，允许通过下标直接修改元素值。 另外，可能需要比较返回值与返回引用的区别。返回值会创建副本，而引用直接操作原变量。这样在需要修改原变量或者处理大对象时，引用更高效。 还要提醒用户注意生命周期问题，确保返回的引用有效。如果返回局部变量的引用，编译器可能会警告，但有时候在特定情况下是安全的，比如返回静态变量或者动态分配的内存，但动态内存又需要管理所有权，可能不太推荐。 可能用户在使用时遇到的常见错误，比如不小心返回了局部变量的引用，导致难以发现的bug。需要强调正确使用场景和确保引用的有效性。 最后，总结引用作为返回值的适用场景和注意事项，帮助用户正确使用这一特性，避免误用。</think>在C++中，使用引用作为函数返回值是一种高效且灵活的特性。以下从底层机制到应用场景逐步分析： 一、基本语法形式 ```cpp Type& functionName(parameters) { // 函数体 return obj; // 必须返回有效对象 } ``` 二、核心特性 1. 直接操作原对象 - 返回的是变量的别名而非拷贝 - 示例： ```cpp int& getElement(int arr[], int index) { return arr[index]; } // 调用时可修改原数组 getElement(myArr, 2) = 42; // 等价于 myArr[2] = 42 ``` 2. 避免拷贝开销 - 适合返回大型对象： ```cpp vector<int>& processLargeData() { static vector<int> data(1000000); // 处理数据... return data; // 避免拷贝百万级元素 } ``` 三、关键注意事项 1. 生命周期管理（重点！） - 禁止返回局部变量引用： ```cpp int& dangerousFunc() { int x = 10; // 局部变量 return x; // 错误！函数返回后x被销毁 } // 导致悬空引用 ``` 2. 合法返回场景 - 类成员变量： ```cpp class Container { private: int value; public: int& getValue() { return value; } }; ``` - 静态变量： ```cpp int& getCounter() { static int count = 0; return count; } ``` - 动态分配内存（需配合智能指针）： ```cpp std::unique_ptr<int>& getResource() { static std::unique_ptr<int> res(new int(100)); return res; } ``` 四、典型应用场景 1. 运算符重载 ```cpp class MyArray { int arr[10]; public: int& operator[](int index) { return arr[index]; } }; ``` 2. 链式调用 ```cpp class Logger { Logger& log(const string& msg) { cout << msg; return *this; } }; Logger().log("Error: ").log("File not found\n"); ``` 五、与指针返回的对比 | 特性 | 引用返回 | 指针返回 | |-----------|------------|------------| | 空值可能性 | 不能为null | 可能为nullptr | | 语法安全性 | 自动关联对象 | 需显式解引用 | | 可读性 | 更高 | 较低 | 六、最佳实践建议 1. 优先用于需修改原对象的场景 2. 对返回的引用添加`const`限定符实现只读访问： ```cpp const string& getName() const { return m_name; } ``` 3. 结合`auto`关键字时注意推导类型： ```cpp auto& val = getReference(); // 正确推导引用 auto val = getReference(); // 推导为值类型（拷贝） ``` 正确使用引用返回值可提升程序效率，但必须严格遵守生命周期规则以避免未定义行为。
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