为什么使用常量字符串参数时程序会崩溃？

Question

我的程序有以下代码:

function FooBar(const s: string): string;
var
  sa: AnsiString;
begin

  // ..........................

  sa := AnsiString(s);
  sa := AnsiString(StringReplace(string(sa), '*', '=', [rfReplaceAll]));
  sa := AnsiString(StringReplace(string(sa), ' ', '+', [rfReplaceAll]));
  result := string(sa);

  // ..........................

end;

我注意到程序在某处崩溃，FastMM4报告说我已经写入了一个被释放的对象。一旦我注释掉“const”，程序就能工作了。

我已经阅读了Delphi文档关于const参数的内容，但我无法理解为什么const参数会导致程序崩溃。我很想了解其中的原因。

更新：该程序只在Delphi 6中崩溃，并且仅在开启优化时才会发生。如果关闭优化，则程序将正常工作。这可能是Delphi的一个bug吗？

- Daniel Marschall

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你能试着这样做，不使用sa：Result:=AnsiString(s);Result:=AnsiString(StringReplace(string(Result),...`？ - Stijn Sanders

为什么在 Delphi6 中使用这些转换，其中字符串默认为 AnsiString？ - MBo

因为我正在编写一个组件，必须被 Delphi 6 和 XE4 使用。我不想在我的代码中出现任何警告，所以我明确地进行了强制转换（而且这个函数只做 Base64 的事情，所以强制转换是可以的，不会影响 Unicode 能力）。 - Daniel Marschall

我注意到 "sa := AnsiString(s)" 会导致 "sa" 和 "s" 指针相同。"sa" 是一个局部变量，在过程退出时将被释放，而 "s" 属于调用者，可能不会被释放。我假设自动引用计数没有起作用...为什么？"sa := s" 应该将计数器设置为2。如果我删除 "const" 或者直接将 "s" 传递给 StringReplace() 函数，它就可以工作。 - Daniel Marschall

如果您从此函数中删除所有类型转换和对“AnsiString”的提及，则不会收到任何隐式转换警告，因为不会有任何隐式转换。 - Rob Kennedy

Answer 1

涉及到const string参数时，有一些特殊的问题需要注意。
多年前，我曾帮助一位同事解决了类似的奇怪问题（如果我没记错，是D3）。下面的简化示例可能看起来与您的具体问题不太相同，但可以给您一些灵感：

type
  TMyClass
    FString: string;
    procedure AppendString(const S: string);
  end;

procedure TMyClass.AppendString;
begin
  FString := FString + S;
end;

如果您有一个 TMyClass 的实例并尝试调用 AppendString(FString); 来复制字符串，您可能会遇到访问冲突问题。 （还有一些其他因素可能会影响您的操作。）原因如下：

• const 在方法调用时阻止了对字符串进行引用计数。
• 因此，当其值更改时，FString 可能具有 refCount = 1。
• 在这种情况下，写时复制不适用，字符串将被重新分配。（很可能在不同的地址上。）
• 因此，当方法返回时，S 引用无效地址并触发 AV。

- Disillusioned

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当前版本的_UStrCat（在字符串附加时调用的RTL例程）知道这一点，并且不会使用错误的地址。我没有D6，所以它可能还没有检查这一点。 - Rudy Velthuis

Answer 2

今天我们调试了一个崩溃问题，这是由于Delphi 5编译器代码生成错误引起的。

procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);
var
   s: string;
begin
   s := 'Hello, world! '+IntToStr(7);
   DoSomething(s);

   //String s now has a reference count of zero, and has already been freed
   ShowMessage(s);
end;

procedure TForm1.DoSomething(const Title: string);
var
    s: AnsiString;
begin
    s := AnsiString(Title);

    if Now = 7 then
        OutputDebugString('This is a string that is irrelevant');
end;

Delphi 5编译器错误地尝试将两个引用计数都减少:

• Title
• s

并且导致const字符串的引用计数变为零。这将导致其被释放。所以当DoSomething返回时，您正在使用一个被释放的字符串。

一个等待发生的访问冲突。

或者，对于客户：已经发生了。

- Ian Boyd

Answer 3

对于这个案例:

 sa := s;

自动引用计数（ARC）是如何工作的。这是一种惯用的方式，编译器知道如何处理这些字符串——如果sa发生变化，它会创建一个新的副本等等。

对于强制类型转换的情况（尽管类型相同）。

sa := AnsiString(s);

你告诉编译器你只想得到一个指向字符串的指针，并且你知道如何使用这个字符串引用。编译器将不会干扰或打扰你，但是你需要负责正确的操作。

P.S. 我无法在Delphi XE5中复现问题 - 简单赋值和类型转换都会导致LStrLAsg（内部函数）调用ARC。（当然，编译器魔术可能会稍微改变）

- MBo

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非常感谢这个有用的提示。所以，我的理解是，“sa：= AnsiString（s）”将使ARC计数器保持为1（无论s是否定义为“const s”或只是“s”？），并且由于局部变量“sa”然后被清除，s也将被清除（因为它们位于同一地址），这将导致调用者对s进行非法引用。 - Daniel Marschall

我认为这只是D6中的一个漏洞，它在当前版本中已经不存在了。 我查看了XE4中的代码，并且在那里可以正确处理这个问题。 我不认为强制转换是问题所在。编译器应该能够处理（或忽略）它们。 - Rudy Velthuis

我曾经在某处读到过，“const”在新版本的Delphi中失去了其功能（请参见https://dev59.com/IXNA5IYBdhLWcg3wAIxP#1134704，Andreas Hausladen的第二条评论）。这可能是它在新版本上运行的原因。 - Daniel Marschall

我将这个答案标记为解决方案，尽管其他答案也是正确的，因为我的原始帖子中的代码存在许多不同的问题（例如返回本地变量）。然而，你提到了一个非常有趣的事实（类型转换不会增加ARC计数器），这是我不知道的。 - Daniel Marschall

Answer 4

由于在此处转换为 AnsiString 再转回来没有意义，因此我会将其重写为

function FooBar(const s:string):string;
begin
  Result:=
    StringReplace(
    StringReplace(
      s
      ,'*','=',[rfReplaceAll])
      ,' ','+',[rfReplaceAll]);
end;

- Stijn Sanders

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是的。但我的问题是，为什么“sa：= s”或“const”会导致程序崩溃。为什么自动引用计数没有起作用？ - Daniel Marschall

因为优化与本地变量的赋值和类型转换混淆了。 - Stijn Sanders

@StijnSanders：我认为将值分配给本地变量和强制转换不应该有影响。我认为这只是D6中的一个错误。 - Rudy Velthuis

Answer 5

这是因为 AnsiString 是一个指针。所以，你不能像操作普通字符串（也就是字符数组）那样操作它。崩溃是随机的，所以你可能会在任何时候遇到堆栈溢出或访问冲突导致的崩溃，而不是优化的结果。

当你的函数 FooBar 返回结果时，变量已经从内存中释放了。

尝试使用 PChar 或 PAnsiChar，并根据需要为这些变量分配内存。

- Y.N

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我了解到Pascal字符串使用自动引用计数，因此我不需要关心内存的分配和释放。在Delphi 6中，“string”和“AnsiString”之间有什么区别吗？我以为它们是相等的。 - Daniel Marschall

你正在使用Delphi 6还是Delphi XE6？ - Rudy Velthuis