Bjarne:如何对付内存泄漏?

3/8/2008来源:C/C++教程人气:4069


  写出那些不会导致任何内存泄漏的代码。很明显,当你的代码中到处布满了new 操作、delete操作和指针运算的话,你将会在某个地方搞晕了头,导致内存泄漏,指针引用错误,以及诸如此类的问题。这和你如何小心地对待内存分配工作其实完全没有关系:代码的复杂性最终总是会超过你能够付出的时间和努力。于是随后产生了一些成功的技巧,它们依靠于将内存分配(allocations)与重新分配(deallocation)工作隐藏在易于治理的类型之后。标准容器(standard containers)是一个优秀的例子。它们不是通过你而是自己为元素治理内存,从而避免了产生糟糕的结果。想象一下,没有string和vector的帮助,写出这个:

#include<vector>
#include<string>
#include<iostream>
#include<algorithm>

using namespace std;

int main() // small PRogram messing around with strings
{
 cout << "enter some whitespace-separated Words:\n";
 vector<string> v;
 string s;
 while (cin>>s) v.push_back(s);
 sort(v.begin(),v.end());
 string cat;
 typedef vector<string>::const_iterator Iter;
 for (Iter p = v.begin(); p!=v.end(); ++p) cat += *p+"+";
 cout << cat << ’\n’;
}

  你有多少机会在第一次就得到正确的结果?你又怎么知道你没有导致内存泄漏呢?

  注重,没有出现显式的内存治理,宏,造型,溢出检查,显式的长度限制,以及指针。通过使用函数对象和标准算法(standard algorithm),我可以避免使用指针——例如使用迭代子(iterator),不过对于一个这么小的程序来说有点小题大作了。

  这些技巧并不完美,要系统化地使用它们也并不总是那么轻易。但是,应用它们产生了惊人的差异,而且通过减少显式的内存分配与重新分配的次数,你甚至可以使余下的例子更加轻易被跟踪。早在1981年,我就指出,通过将我必须显式地跟踪的对象的数量从几万个减少到几打,为了使程序正确运行而付出的努力从可怕的苦工,变成了应付一些可治理的对象,甚至更加简单了。

  假如你的程序还没有包含将显式内存治理减少到最小限度的库,那么要让你程序完成和正确运行的话,最快的途径也许就是先建立一个这样的库。

  模板和标准库实现了容器、资源句柄以及诸如此类的东西,更早的使用甚至在多年以前。异常的使用使之更加完善。

  假如你实在不能将内存分配/重新分配的操作隐藏到你需要的对象中时,你可以使用资源句柄(resource handle),以将内存泄漏的可能性降至最低。这里有个例子:我需要通过一个函数,在空闲内存中建立一个对象并返回它。这时候可能忘记释放这个对象。究竟,我们不能说,仅仅关注当这个指针要被释放的时候,谁将负责去做。使用资源句柄,这里用了标准库中的auto_ptr,使需要为之负责的地方变得明确了。

#include<memory>
#include<iostream>

using namespace std;

strUCt S {
 S() { cout << "make an S\n"; }
 ~S() { cout << "destroy an S\n"; }
 S(const S&) { cout << "copy initialize an S\n"; }
 S& Operator=(const S&) { cout << "copy assign an S\n"; }
};

S* f()
{
 return new S; // 谁该负责释放这个S?
};

auto_ptr<S> g()
{
 return auto_ptr<S>(new S); // 显式传递负责释放这个S
}

int main()
{
 cout << "start main\n";
 S* p = f();
 cout << "after f() before g()\n";
 // S* q = g(); // 将被编译器捕捉
 auto_ptr<S> q = g();
 cout << "exit main\n";
 // *p产生了内存泄漏
 // *q被自动释放
}
  在更一般的意义上考虑资源,而不仅仅是内存。

  假如在你的环境中不能系统地应用这些技巧(例如,你必须使用别的地方的代码,或者你的程序的另一部分简直是原始人类(译注:原文是Neanderthals,尼安德特人,旧石器时代广泛分布在欧洲的猿人)写的,如此等等),那么注重使用一个内存泄漏检测器作为开发过程的一部分,或者插入一个垃圾收集器(garbage collector)。