C++ STL队列，引用和分段错误

Question

新手学习C++，通过将Java程序转换为C++来学习。当执行以下代码时，会出现分段错误（SIGSEGV）。

//add web page reference to pages queue (STL)
void CrawlerQueue::addWebPage(WebPage & webpage) {
    pagesBuffer.push(webpage);
}

//remove and return web page reference from pages queue
WebPage & CrawlerQueue::getWebPage() {
    if (pagesBuffer.size() > 0) {
        WebPage & page = pagesBuffer.front();
        pagesBuffer.pop();
        return page;
    } else
        throw "Web pages queue is empty!";
}

//code that results in segmentation fault when called
void PageParser::extractLinks(){ 
    try {
        WebPage &  page =  crawlerqueue.getWebPage();
    }catch (const char * error) {
       return;
    }
}

上述代码的更改修复了分段错误问题，已用箭头标出(<====)：

//return a const WebPage object instead of a WebPage reference
const WebPage CrawlerQueue::getWebPage() {          <====
    if (pagesBuffer.size() > 0) {
        WebPage page = pagesBuffer.front();         <==== 
        pagesBuffer.pop();
        return page;
    } else
        throw "Web pages queue is empty!";
}

//no segmentation fault thrown with modifications
void PageParser::extractLinks(){ 
    try {
        WebPage page =  crawlerqueue.getWebPage(); <====
    }catch (const char * error) {
       return;
    }
}

怎么回事？我还在努力理解引用和指针。

- robert

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感谢所有的答案和评论。我现在明白了。 - robert

Answer 1

pagesBuffer.pop();

这行代码会使你的引用失效。

请记住，标准容器使用值而不是“引用”进行操作，因此当您使用对对象的引用添加对象时，实际上是将对象的副本添加到容器中。

然后使用pop()函数时，会销毁该对象，使任何指向它的引用或指针无效。

也许你应该存储（共享）指针而不是对象。

- Klaim

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我认为Java和C ++之间的一个重大区别在于理解：在Java中，一切都是引用，在C ++中，除非特别声明，否则一切都是值。但是，Java引用更类似于C ++指针而不是C ++引用。 - Craig Wright

@Craig：真正重要的部分是理解Java引用与垃圾回收的工作原理，这样你就不必考虑对象的生命周期，而C++没有垃圾回收机制，迫使你考虑对象的生命周期。 - Ken Bloom

@Ken Bloom：你可能需要考虑对象的生命周期，但这并不是一个巨大的负担。Java指针基本上等同于boost::shared_pointer<T>。如果你在代码中使用它，你将获得相同的基本功能，同时还能享受确定性销毁和能够与代码一起使用RAII的优势。 - Martin York

@Martin：我同意，一旦你理解了对象的生命周期并记住它的存在，它就不是一个巨大的负担。但是如果你从Java转过来，你需要做出一些调整。 - Ken Bloom

Answer 2

引用（也叫指针）指向某处的数据。当您使用返回引用版本的getWebPage()时，该引用指向pagesBuffer中的某个数据。在那之后运行pop()会从队列中删除该项，从而删除其内存，但是您的引用仍然指向它，因此它是一个悬垂引用。

当您修改代码以通过值返回时，您复制了要返回的对象，因此即使在运行pop()之后，这些副本仍然存在。

（C++不像Java那样，引用不能防止对象被删除 - 您必须自己进行管理。）

- Ken Bloom

Answer 3

如果你想要在队列中存储数值，你需要修改你的代码：

WebPage  CrawlerQueue::getWebPage() {
    if (pagesBuffer.size() > 0) {
        WebPage  page = pagesBuffer.front();
        pagesBuffer.pop();
        return page;
    } else
        throw "Web pages queue is empty!";
}

在使用C++时，您需要对值、引用和指针之间的差异有一个非常清晰的理解。您还应该意识到，在Java中可以运行的编码样式极不可能在C++中运行——这两种语言除一些微不足道的句法相似之外几乎没有任何共同点。

此外，永远不要编写以下此类代码：

void PageParser::extractLinks(){ 
    try {
        WebPage &  page =  crawlerqueue.getWebPage();
    }catch (const char * error) {
       return;
    }
}

默默地吞咽异常总是一个非常糟糕的想法，通常在接近抛出点时捕获异常也是如此。

- anon