【C++】ローカル変数への参照を返すとどうなる？｜Releaseでは動いてしまうダングリング参照を、DebugとReleaseで実測して直す

▼d1_ref.cpp
#include <cstdio>

// ローカル変数への参照を、返してしまう
const int& GetScore()
{
    int score = 42;
    return score;
}

// 呼び出しのあとに、別の関数がスタックを使う(よくある状況)
static int Noise(int n)
{
    int buf[16];
    for (int i = 0; i < 16; ++i) buf[i] = n + i;
    int sum = 0;
    for (int i = 0; i < 16; ++i) sum += buf[i];
    return sum;
}

int main()
{
    const int& r = GetScore();
    std::printf("呼び出し直後    : %d\n", r);

    int dirty = Noise(1000);
    std::printf("別の関数を呼んだ後: %d (Noiseの結果 = %d)\n", r, dirty);
    return 0;
}

d1_ref.cpp
C:\blogtest\dng\d1_ref.cpp(7) : warning C4172: ローカル変数またはテンポラリ : score のアドレスを返します

呼び出し直後    : 42
別の関数を呼んだ後: 42 (Noiseの結果 = 16120)

呼び出し直後    : 42
別の関数を呼んだ後: -1046223990 (Noiseの結果 = 16120)

▼d2_ptr.cpp
#include <cstdio>
#include <cstring>

// ローカルの配列の先頭を、返してしまう
const char* GetName()
{
    char buf[16];
    strcpy_s(buf, sizeof(buf), "Slime");
    return buf;
}

static void Noise()
{
    char buf[64];
    std::memset(buf, 'X', sizeof(buf));
    buf[63] = '\0';
    std::printf("(別の関数: %c...)\n", buf[0]);
}

// 文字を、表示できるものだけ、そのまま出す(表示できないバイトは、16進数で出す)
static void Dump(const char* s, int n)
{
    for (int i = 0; i < n; ++i)
    {
        unsigned char c = (unsigned char)s[i];
        if (c == 0) { std::printf("<00>"); break; }
        std::printf(c >= 0x20 && c < 0x7f ? "%c" : "<%02X>", c);
    }
    std::printf("\n");
}

int main()
{
    const char* name = GetName();
    Noise();
    std::printf("name = ");
    Dump(name, 12);
    return 0;
}

(別の関数: X...)
name = Slime<00>

(別の関数: X...)
name = <07><00>

▼d3_view.cpp
#include <cstdio>
#include <string>
#include <string_view>

static std::string MakeName()
{
    return std::string("long_enemy_name_that_does_not_fit_in_sso");
}

int main()
{
    // ①const参照で受ける: 一時オブジェクトの寿命が、参照と同じまで延びる(安全)
    const std::string& ref = MakeName();
    std::printf("[const参照]    %s\n", ref.c_str());

    // ②string_viewで受ける: 一時オブジェクトは、この行の終わりで消える
    std::string_view sv = MakeName();
    std::string pad(200, 'Z');                 // 解放されたメモリが、再利用されやすいように、別の確保を挟む
    std::printf("[string_view]  先頭12文字: ");
    for (size_t i = 0; i < 12; ++i)
    {
        unsigned char c = (unsigned char)sv.data()[i];
        std::printf(c >= 0x20 && c < 0x7f ? "%c" : "<%02X>", c);
    }
    std::printf("  (pad[0] = %c)\n", pad[0]);
    return 0;
}

[const参照]    long_enemy_name_that_does_not_fit_in_sso
[string_view]  先頭12文字: long_enemy_n  (pad[0] = Z)

[const参照]    long_enemy_name_that_does_not_fit_in_sso
[string_view]  先頭12文字: <DD><DD><DD><DD><DD><DD><DD><DD><DD><DD><DD><DD>  (pad[0] = Z)

▼d4_vec.cpp
#include <cstdio>
#include <vector>

int main()
{
    std::vector<int> v = { 111, 222, 333 };
    int& first = v[0];                       // 先頭要素への参照
    const int* before = v.data();
    std::printf("push_back の前: v.data() = %p, first = %d\n", (const void*)before, first);

    for (int i = 0; i < 100; ++i)
    {
        v.push_back(1000 + i);               // 容量が足りなくなると、メモリが確保し直される
    }
    const int* after = v.data();
    std::printf("push_back の後: v.data() = %p, v[0] = %d\n", (const void*)after, v[0]);
    std::printf("確保し直された? %s\n", before != after ? "はい" : "いいえ");
    std::printf("古い参照 first を読む: %d\n", first);          // 解放済みのメモリを読んでいる
    return 0;
}

push_back の前: v.data() = 0000016A4EE7C340, first = 111
push_back の後: v.data() = 0000016A4EE7F790, v[0] = 111
確保し直された? はい
古い参照 first を読む: 111

push_back の前: v.data() = 000002E72EF4F2B0, first = 111
push_back の後: v.data() = 000002E72EF51240, v[0] = 111
確保し直された? はい
古い参照 first を読む: -572662307

▼d5_fix.cpp
#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <string>
#include <vector>

// ①値で返す
int GetScore() { return 42; }

// ②std::stringで返す(コピー、またはムーブされる)
std::string GetName() { return std::string("Slime"); }

// ③呼び出し側が用意した置き場所に、書き込ませる
void GetNameInto(char* out, size_t size) { std::snprintf(out, size, "%s", "Slime"); }

int main()
{
    int score = GetScore();
    std::string name = GetName();
    char buf[16];
    GetNameInto(buf, sizeof(buf));
    std::printf("score = %d, name = %s, buf = %s\n", score, name.c_str(), buf);

    // vector の要素は、参照ではなく、添字で持っておく(追加で、確保し直されても安全)
    std::vector<int> v = { 111, 222, 333 };
    size_t firstIndex = 0;
    for (int i = 0; i < 100; ++i) v.push_back(1000 + i);
    std::printf("添字で持った先頭 = %d\n", v[firstIndex]);
    return 0;
}

score = 42, name = Slime, buf = Slime
添字で持った先頭 = 111

score = 42, name = Slime, buf = Slime
添字で持った先頭 = 111