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Tengo una máquina de estados que permite apilar estados (Push) y reemplazar estados (Replace). Cuando un estado es reemplazado, se elimina el estado anterior y se crea el nuevo en su lugar, la máquina de estados simplificada tiene las siguientes funciones:

struct B
{
    virtual ~B() = default;
    virtual void f() = 0;
};

using ptr = std::unique_ptr<B>;
using stack = std::list<ptr>;

stack s;

template <typename T>
void Push()
{
    static_assert(std::is_base_of_v<B, T>, "Error");
    s.emplace_back(new T);
}

template <typename T>
void Replace()
{
    static_assert(std::is_base_of_v<B, T>, "Error");
    s.back().reset(new T);
}

void f()
{
    (*s.back()).f();
}

Suponiendo los siguientes estados:

#define NOMBRE std::cout << __PRETTY_FUNCTION__ << '\n'

struct D1 : public B
{
    D1() { NOMBRE; }
    ~D1() { NOMBRE; }
    void f() override {}
};

struct D2 : public B
{
    D2() { NOMBRE; }
    ~D2() { NOMBRE; }
    void f() override { Replace<D1>(); }
};

Vemos que cuando se llama a la función B::f sobre el estado D2, éste se suicida forzando ser reemplazado por el estado D1, éste código:

int main()
{
    Push<D1>();
    Replace<D2>();
    f();
    return 0;
}

Genera la siguiente salida:

  1. D1::D1()
  2. D2::D2()
  3. virtual D1::~D1()
  4. D1::D1()
  5. virtual D2::~D2()
  6. virtual D1::~D1()

La salida se corresponde con las instrucciones de main:


1

Push<D1>();: Añade el estado D1.

2 y 3

Replace<D2>(): Reemplaza el estado actual (D1) con el estado D2: Primero se construye D2 (paso 2) y luego se destruye D1 (paso 3).

4 y 5

f();: Llama a la función f del estado actual (D2), este estado pide su suicidio al forzar ser reemplazado por el estado D1, por lo tanto se construye D1 y acto seguido se destruye D2 ¡mientras la función D2::f estaba en ejecución!.

6

return 0;: Se destruye D1 al finalizar el programa.


Podéis ver el código funcionando en Wandbox.

Pregunta.

¿Es comportamiento indefinido que D2 sea destruido antes de finalizar la ejecución de D2::f?

1 respuesta 1

2

¿Es comportamiento indefinido que D2 sea destruido antes de finalizar la ejecución de D2::f?

El comportamiento es totalmente el esperado y funcionará bien mientras se cumplan ciertas restricciones:

  • no se puede acceder a miembros (variables o métodos) después de la llamada a Replace. Esto provocará acceso a memoria liberada.
  • no se debe llamar a implementaciones de f de la clase padre. Esta restricción podría formar parte del punto anterior, pero me parece adecuado destacarlo.

Si se cumplen esas restricciones el programa va a funcionar y esto es debido a cómo se codifican las instrucciones en ensamblador.

La función es independiente de la instancia sobre la que se ejecuta, es decir, solo existe una función f para todos los objetos de tipo D2. Para que esto sea así, la función f recibe de forma implícita un puntero a la instancia de la clase. Es decir, las funciones no se crean ni se destruyen junto a los objetos... siempre están ahí.

Por otro lado, para que el sistema sepa retornar de una función lo único que necesita es encontrar en la pila un puntero a otra región de código. Este valor se carga en la pila de forma automática la llamar a la función y es un valor que es independiente de si los objetos se crean o se destruyen.

Dicho esto, mientras f no acceda de forma explícita a algún valor ubicado en la región de memoria liberada su ejecución será segura.

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