从空缓冲区构造`std::ostream`是否有效？

Question

请考虑以下内容：

std::ostream out(nullptr);

这合法且明确定义吗？

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如果我现在这样做呢：

out << "hello world\n";

这是否合法且定义得清楚？如果是，则可能是某种无操作。

- Lightness Races in Orbit

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我总是在认为某个功能应该可以工作并且有效时添加一个单元测试。这样，在其他编译器/平台的标准库中构建时，如果出现故障，他们就会知道它已经损坏了。 - paulm

@paulm: 我几乎同意你的看法，除了单元测试并不是您依赖于验证定义良好性的东西。 - Lightness Races in Orbit

除非它访问了越界的内存或其他问题，否则我看不出有什么问题？但是再说一遍，单元测试应该在启用app verifier/valgrind等情况下运行。 - paulm

@paulm：这是因为您不能依赖未定义的行为具有可靠、可重现或立即可检测的症状。 - Lightness Races in Orbit

即使你发现某些行为是标准行为，但你所依赖的那些晦涩行为仍应该包含在测试套件中。像这样的某些行为可能是某个库/编译器实现中的未知错误。 - Tim Seguine

Answer 1

是的，实例化该流是合法且被充分定义的。您可以安全地将其与另一个流交换，或在以后的某个时间给它一个新指针（这次是指向现有缓冲区）。输出操作本身确实是不执行操作的。

原因如下:

1. 构造函数没有非空的前置条件，只有这个后置条件:

   [C++11: 27.7.3.2/2]: 后置条件：rdbuf() == sb。

2. 有趣的是，它明确指出在构造函数中不应对sb执行任何操作：

   [C++11: 27.7.3.2/4]: 备注：不对rdbuf()执行任何操作。

3. 但请注意：

   [C++11: 27.7.3.2/1]: 影响：通过调用basic_ios<charT,traits>::init(sb)(27.5.5.2)对基类赋予初始值，构造basic_ostream类的对象。

4. init(sb)调用的效果是在sb为NULL时设置流的badbit：

   [C++11: 27.5.5.2/3]: 后置条件：此函数的后置条件在表128中指示。

   [C++11: 表128]: [..] rdstate()：如果sb不是空指针，则为goodbit；否则为badbit。[..]

输出操作 将 导致与解除引用空指针等价的操作:

[C++11: 27.7.3.1/2]: 有两组成员函数签名共享相同属性：格式化输出函数（或插入器）和非格式化输出函数。 这两组输出函数通过等效于调用 rdbuf() -> sputc(int_type) 的操作来生成（或插入）输出字符。 它们可以使用其他 public 成员变量除了不能调用 rdbuf() 的任何虚拟成员，除非是 overflow()、xsputn() 和 sync()。

只要对于 basic_ostream::sentry 的构造:

[C++11: 27.7.3.4/3]: 如果，在完成所有准备工作后，os.good() 是 true，则 ok_ == true，否则 ok_ == false。

以及，对于 explicit operator basic_ostream::sentry::bool() const;:

[C++11: 27.7.3.4/5]: 效果：返回 ok_。

还有:

[C++11: 27.7.3.7/1]: 每个非格式化输出函数的开始执行都是通过构造一个 sentry 类对象来完成。如果此对象转换为 bool 类型的值时返回 true，则该函数将努力生成请求的输出。 [..]

…这意味着当已经设置 badbit 时，根本不会进行任何输出操作。

这在C++03中也是一样的。

- Lightness Races in Orbit

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+1 酷毙了！很好知道如何通过使用 std::ostream 来有效地创建 /dev/null。 - πάντα ῥεῖ