Clang无法检测到未定义的行为。

Question

如何在下面的示例中检测到未定义的行为？

#include <iostream>
#include <stream>
int main() {
    std::cout << "Undefined: " << std::string().front() << std::endl;
    return 0;
}

用clang++ -fsanitize=address,undefined -g -Wall -Wextra main.cc编译。

编译时或运行时的预期输出将是一个错误。根据front()，对空字符串调用cplusplus.com是未定义的行为。实际输出是Undefined:。

问题

1. 我可以在编译或运行时产生错误吗？如果没有，为什么编译器不能检测到这一点？
2. 如果没有，是否有任何工具可以检测到这一点？例如，静态分析。

使用的版本：

$ clang++ --version
Apple LLVM version 9.0.0 (clang-900.0.37)
Target: x86_64-apple-darwin17.0.0
Thread model: posix
InstalledDir: /Library/Developer/CommandLineTools/usr/bin

$ /usr/local/Cellar/gcc/7.2.0/bin/g++-7 --version
g++-7 (Homebrew GCC 7.2.0) 7.2.0
[Copyright Notice]

相关的相关问题：

• 检测未定义行为的C++实现？ (但我对这种特殊的未定义行为感兴趣)。

Answer 1

把Baum mit Augen的链接变成一个答案。

在与GCC一起编译时添加标志-D_GLIBCXX_DEBUG -D_GLIBCXX_DEBUG_PEDANTIC。对于Clang来说，同样的情况并不适用。

这允许在std::basic_string内部进行运行时检查。

结果(为清晰起见增加的行间隔)：

$ /usr/local/Cellar/gcc/7.2.0/bin/g++-7 main.cc -g  -D_GLIBCXX_DEBUG -D_GLIBCXX_DEBUG_PEDANTIC
$ ./a.out
Undefined:
/usr/local/Cellar/gcc/7.2.0/include/c++/7.2.0/bits/basic_string.h:1077:
 std::__cxx11::basic_string<_CharT, _Traits, _Alloc>::reference 
 std::__cxx11::basic_string<_CharT, _Traits, _Alloc>::front() 
     [with _CharT = char; _Traits = std::char_traits<char>;
      _Alloc = std::allocator<char>;
      std::__cxx11::basic_string<_CharT, _Traits, _Alloc>::reference = char&]: 
         Assertion '!empty()' failed.
[1]    24143 abort      ./a.out

Answer 2

在标准容器中，编译时警告并不总是可能的，但是实现一个空闲函数将允许额外的检查，这些检查也可以通过编译器标志来选择关闭。

#define NDEBUG

#include <iostream>
#include <string>
#include <cassert>
#include <stdexcept>


struct assert_on_failure
{
    template<class ErrorMessage>
    void check(bool condition, ErrorMessage&& msg) const
    {
        if (!condition)
            assert(!msg);
    }
};

struct throw_on_failure
{
    template<class ErrorMessage>
    void check(bool condition, ErrorMessage&& msg) const
    {
        if (!condition)
            throw std::runtime_error(msg);
    }
};

#ifdef NDEBUG
constexpr auto default_failure_policy = throw_on_failure{};
#else
constexpr auto default_failure_policy = assert_on_failure{};
#endif



template
<
    class Container,
    class FailurePolicy = std::add_lvalue_reference_t<decltype(default_failure_policy)>
>
decltype(auto) get_front(Container&& cont, 
                         FailurePolicy&& policy = default_failure_policy)
{
    policy.check(cont.size() > 0, "container is empty");
    return cont.front();
}

int main() {
    std::cout << "Undefined: " << get_front(std::string()) << std::endl;
    return 0;
}