【C++】一种典型隐秘的多次delete的情况

本文介绍分析一种多次delete动态内存的情况。说是典型，是因为这个问题已经在我两个同事身上发生过；说是隐秘，是因为一旦发生问题，靠肉眼很难确定原因。

预备知识

不同于C语言通过malloc和free等函数实现动态内存的分配和释放，C++引入了new和delete运算符实现。基本的用法如下：

int* p = new int;
delete p;

如果上述代码的p多次释放会出现什么情况呢？

int* p = new int;
delete p;
delete p;

很明显会引起程序崩溃，这是我本地执行的错误信息，错误提示也给出了double free的字样，告诉我们这可能是两次释放导致的问题。

double free or corruption (fasttop): 0x0000000001029c20 *
======= Backtrace: =========
/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6(+0x70bfb)[0x7f6469dbcbfb]
/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6(+0x76fc6)[0x7f6469dc2fc6]
/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6(+0x7780e)[0x7f6469dc380e]
...

这种情况有没有简单的规避方式吗？我看到好多人这么写：

int* p = new int;
delete p;
p = nullptr; //或 p = NULL;
delete p;

由于C++中delete空指针是不出错的，所以执行不会出错。

基于工程上的考虑，delete一个指针后，要把指针赋值为空指针，借此提高代码健壮性。但这往往会掩盖问题，使得问题查找更难，比如上述问题，我们应该去分析为什么两次delete，而不是通过p = nullptr; 暂时掩盖问题。

上面情况更好的解决方式是使用智能指针或RAII，尽量在高层代码里不混杂底层逻辑。在此不絮叨了，进入下一部分。

问题

将问题场景简化为以下的例子:

class List {
public:
    List() { count = 0; elements = nullptr; } //空列表
    List(int num) : count(num), elements(new int[num]) {} //num个元素的列表

    ~List() { count = 0; delete [] elements; }

private:
    int *elements;//元素的首地址
    int count;  //元素的个数
};

void processList(List ls) {

}

int main() {
    List list(5);

    processList(list);
}

问题的根源出在C++默认的拷贝是“浅拷贝”，即只拷贝当前变量类型所占用的内存。下面按代码执行步骤分析：
（1）List list(5);
建立一个对象，该对象{count=5, elements=x}
（2）传入processList
由于是浅拷贝，此时ls变量的值为{count=5, elements=x}，即与main中的list共用elements。
（3）processList函数体结束
由于ls对象即将超出作用域，编译器会调用ls的析构函数，此时ls变量的值为{count=0, elements=无效地址x}，由于list与ls共享elements，所以main中的elements变量的值为{count=5, elements=无效地址x}。
（4）main函数体结束
list也即将超出作用域，编译器调用list的析构函数，由于其elements已经被delete了，再释放一次会出现内存错误，导致程序终止。

那怎么修正这个问题呢？只要将processList的ls改为引用传参即可，引用传参仅将使用权传给函数，所有权还属于原对象，所以不会执行析构函数。

void processList(List& ls) {

}

当然，还有一种方式是改写重载赋值和拷贝构造函数，实现“深拷贝”，这样也能解决问题。标准库中的string和vector是较常用的类，所以本身实现了深拷贝，所以不会出现以上问题。在包含的元素较多时，需要考虑性能问题。

C++的零成本抽象，带来性能优势的同时，一定也要细细考虑其带来的复杂成本。比如，GC 用爽的人很可能即会犯以上的错误，往往不是因为不知道，而是因为相关意识不强烈。所以，一定要小心，小心，再小心。

请关注我的公众号哦。