反向迭代器在优化时返回垃圾
我有一个AsIterator模板类，它采用类似数字的types，在本例中只是一个int ，并将其转换为一个迭代器（ ++和--递增和递减数字， operator*只是返回一个引用）。
这工作正常， 除非它被包装到一个std::reverse_iterator和编译与任何优化 （ -O是足够的）。 当我优化二进制文件时，编译器会reverse_iterator对reverse_iterator的解引用调用，并用一些奇怪的值replace它。 必须指出，它仍然会进行正确的迭代次数 。 这只是反向迭代器获得的值是垃圾。
考虑下面的代码：
#include <iterator> #include <cstdio> template<typename T> class AsIterator : public std::iterator<std::bidirectional_iterator_tag, T> { T v; public: AsIterator(const T & init) : v(init) {} T &operator*() { return v; } AsIterator &operator++() { ++v; return *this; } AsIterator operator++(int) { AsIterator copy(*this); ++(*this); return copy; } AsIterator &operator--() { --v; return *this; } AsIterator operator--(int) { AsIterator copy(*this); --(*this); return copy; } bool operator!=(const AsIterator &other) const {return v != other.v;} bool operator==(const AsIterator &other) const {return v == other.v;} }; typedef std::reverse_iterator<AsIterator<int>> ReverseIt; int main() { int a = 0, b = 0; printf("Insert two integers: "); scanf("%d %d", &a, &b); if (b < a) std::swap(a, b); AsIterator<int> real_begin(a); AsIterator<int> real_end(b); for (ReverseIt rev_it(real_end); rev_it != ReverseIt(real_begin); ++rev_it) { printf("%d\n", *rev_it); } return 0; }
这应该假设从最高插入的数字向下循环，并打印出来，比如在这个运行中（用-O0编译）：
Insert two integers: 1 4 3 2 1
我用-O得到的是：
Insert two integers: 1 4 1 0 0
你可以在网上试试 数字可能会有所不同，但在优化二进制文件时总是“错误”。
我试过了：
- 对input整数进行硬编码足以产生相同的结果;
- 这个问题在gcc 5.4.0和clang 3.8.0中仍然存在，在使用libc ++时也是如此。
- 使所有的对象为
const（即返回const int &，并声明所有的variables）不会修复它; - 例如一些
std::vector<int>工作正常，使用reverse_iterator也是如此。 - 如果我只是使用
AsIterator<int>作为正常的向前或向后循环，它工作正常。 - 在我的testing中，打印出来的常量
0实际上是由编译器硬编码的，调用printf在使用-S -O编译时看起来都是这样的：
movl $.L.str.2, %edi # .L.str.2 is "%d\n" xorl %eax, %eax callq printf
鉴于clang和gcc在这里的行为是一致的，我很确定他们做对了，我误解了，但我真的看不到它。
看着std::reverse_iterator的libstdc ++实现，揭示了一些有趣的东西：
/** * @return A reference to the value at @c --current * * This requires that @c --current is dereferenceable. * * @warning This implementation requires that for an iterator of the * underlying iterator type, @cx, a reference obtained by * @c *x remains valid after @cx has been modified or * destroyed. This is a bug: http://gcc.gnu.org/PR51823 */ _GLIBCXX17_CONSTEXPR reference operator*() const { _Iterator __tmp = current; return *--__tmp; }
@warning部分告诉我们，底层迭代器types的一个要求就是*x必须保持有效，即使在底层迭代器被修改/销毁之后。
看着提到的错误链接显示更有趣的信息：
在C ++ 03和C ++ 11之间的某个时刻，reverse_iterator :: operator *的定义被改变，以澄清这一点，使得libstdc ++的实现错误。 标准现在说：
[注意：此操作必须使用辅助成员variables而不是临时variables，以避免返回超出其关联迭代器生命期的引用。 （见24.2。） – 结束注释]
Jonathan Wakely评论（2012）
所以它看起来像一个bug …但在主题的最后：
reverse_iterator的定义已经恢复到C ++ 03版本，它不使用额外的成员，所以“存储迭代器”不能与reverse_iterator一起使用。
Jonathan Wakely评论（2014）
所以看起来，使用std::reverse_iterator和“存储迭代器”确实会导致UB。
查看DR 2204： “ reverse_iterator不应该需要基本迭代器的第二个副本”进一步阐明了这个问题：
24.5.1.3.4 [reverse.iter.op.star] / 2：
[注意：此操作必须使用辅助成员variables而不是临时variables，以避免返回超出其关联迭代器生命期的引用。 （见24.2。） – 结束注释]
[我的说明：我认为上述说明可以解决您的UB问题]
是不正确的，因为这样的迭代器实现被24.2.5 [forward.iterators] / 6排除，它说：
如果a和b都是可解引用的，则a == b当且仅当* a和* b绑定到同一个对象。
