c++ - 使用显式实例化声明删除反向指针会导致 std::bad_weak_ptr 异常

Question

我开发了一些可以正确编译但在(调试)运行时失败的代码。我正在使用 VS2015。

背景:我正在构建一个高级消息引擎。为了使新消息的编程添加可维护，在生产代码中，我花时间使用 explicit initialization declaration C++ 构造来制作初始消息。这行得通并使新消息的制作变得千篇一律，更不用说将消息传递的维护工作减少到几乎为零。这是此功能的框架代码:

#include <memory>

template< typename D_T >
struct H // prototype for all explicit initialization declarations (EID)
{
  H( D_T& d ) : x { d } {}
  D_T& x;
};

template< typename D_T >
struct B  // base class for derived objects D1 and D2
{
  B( D_T& d ) : d { d } {}
  D_T& d; // a kind of backptr initialized when the EIDs are contructed

  // actual EIDs a and b
  H< D_T > a { d };
  H< D_T > b { d };
};

struct D1 : public B< D1 >
{
  D1() : B( *this ) {}
  void Func1() {}
};

struct D2 : public B< D2 >
{
  D2() : B( *this ) {}
  void Func2() {}
};



int main()
{
  D1 d1;
  D2 d2;

  // as designed either derived object can access either explicitly initialized member a or b 
  d1.a.x.Func1(); // OK
  d1.b.x.Func1(); // OK
  d2.a.x.Func2(); // OK
  d2.b.x.Func2(); // OK

  return 0;
}

此代码编译并运行。

但是我在真实代码中的派生对象是共享指针。因此，我将此功能添加到代码中。请注意，我正在使用 enable_shared_from_this 构造获取派生类的 this ptr:

#include <memory>

template< typename D_T >
struct H
{
  H( std::shared_ptr< D_T >& d ) : x { d } {}
  std::shared_ptr< D_T >& x;
};

template< typename D_T >
struct B
{
  B( std::shared_ptr< D_T >& d ) : d { d } {}
  std::shared_ptr< D_T >& d;

  H< D_T > a { d }; // a is initialized with D1
  H< D_T > b { d };
};

struct D1: public std::enable_shared_from_this< D1 >, public B< D1 >
{
  D1() : B( shared_from_this() ) {} // runtime error: bad weak prt
  void Func1() {}
};

struct D2: public std::enable_shared_from_this< D2 >, public B< D2 >
{
  D2() : B( shared_from_this() ) {}
  void Func2() {}
};

int main()
{
  D1 d1;
  D2 d2;

  d1.a.x->Func1();
  d1.b.x->Func1();
  d2.a.x->Func2();
  d2.b.x->Func2();

  return 0;
}

此代码编译。但是，它不会运行，并且在 D1 构造函数中，它会因 std::bad_weak_ptr 异常而中断。

我曾尝试将 shared ptrs 更改为 weak ptrs 但没有成功。有人看到问题了吗？

编辑 1:根据 @pat 的观察，shared_from_this() 不能从构造函数调用，请参阅下面修改后的代码，现在可以编译和运行:

#include <memory>

template< typename D_T >
struct H
{
  H( D_T& d ) : x { d } {}
  D_T& x;
};

template< typename D_T >
struct B
{
  B( D_T& d ) : d { d } {}
  D_T& d;

  H< D_T > a { d };
  H< D_T > b { d };
};

struct D1 : public std::enable_shared_from_this< D1 >, public B< D1 >
{
  D1() : B( *this ) {}
  void Func1() {}
};

struct D2 : public std::enable_shared_from_this< D1 >, public B< D2 >
{
  D2() : B( *this ) {}
  void Func2() {}
};

int main()
{
  D1 d1;
  D2 d2;

  d1.a.x.Func1();
  d1.b.x.Func1();
  d2.a.x.Func2();
  d2.b.x.Func2();

  return 0;
}

编辑 2:下面的代码是对我原来的帖子代码的重写，并建立在@pat 的回答之上。以下是更改内容:显式实例化声明 (EID) 已移至其派生类。 B 不再尝试引用派生对象。这是一个明显的错误。作为后向指针的 weak_ptr 被一个简单的后向指针所取代(就像原型(prototype)中的情况一样)。没有泄漏问题，因为派生对象(D1 和 D2)完全拥有该对象。 (在生产代码中，成员类型是共享指针以防止泄漏。)

#include <memory>
#include <cassert>

template< typename D_T >
struct H
{
  H( D_T* d ) : x { d } {}
  D_T* x;
  int qq { 0 };
};

struct B
{
  B() {}
  int rr { 0 };
};

struct D1 : public B
{
  H< D1 > a { this }; // explicit instantiation declaration 
  int ss { 0 };
};

struct D2 : public B
{
  H< D2 > b { this }; // explicit instantiation declaration
  int tt { 0 };
};


int main()
{
  D1 d1;
  D2 d2;
  d1.rr = 99;
  d2.b.x->rr = 88;
  assert( d1.rr == d1.a.x->rr ); // OK
  assert( d2.rr == d2.b.x->rr ); // OK

  return 0;
}

当添加任意数量的 EID 时，代码维护复杂性从指数(如原型(prototype)中的情况)降低到线性的设计不变性已经实现。

Answer 1

对象必须由共享指针管理，shared_from_this 才能工作。在尚未由 shared_ptr 管理的对象上调用 shared_from_this 实际上是 C++14 中的未定义行为。因此，您将无法从构造函数调用 shared_from_this，因为此时该对象不在 shared_ptr 中。

来自 cppreference 的示例...

struct Good: std::enable_shared_from_this<Good>
{
    std::shared_ptr<Good> getptr() {
        return shared_from_this();
    }
};
// Bad: shared_from_this is called without having std::shared_ptr owning the caller 
try {
    Good not_so_good;
    std::shared_ptr<Good> gp1 = not_so_good.getptr();
} catch(std::bad_weak_ptr& e) {
    // undefined behavior (until C++17) and std::bad_weak_ptr thrown (since C++17)
    std::cout << e.what() << '\n';    
}