Clang 未能检测到未定义的行为

Question

如何检测下面示例中的未定义行为？

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

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

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

问题

我可以在编译时或运行时产生错误吗？如果不是，为什么编译器检测不到？
如果没有，有什么工具可以检测到吗？比如静态分析。

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：

A C++ implementation that detects undefined behavior?（但我对这种特殊的未定义行为很感兴趣。）

Answer 1

将 Baum mit Augen 的 link 变成答案。

在使用 GCC 编译时添加标志 -D_GLIBCXX_DEBUG -D_GLIBCXX_DEBUG_PEDANTIC。这同样不适用于 Clang。

这会在 std::basic_string 内启用运行时检查。

结果（为清楚起见添加了换行符）：

$ /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

标准容器并不总是可能出现编译时警告，但实现自由函数将允许进行额外的检查，可以选择使用编译器标志关闭这些检查。

#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;
}

Clang 未能检测到未定义的行为

Clang fails to detect undefined behavior

c++

undefined-behavior

clang++

问题

使用的版本：

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