在实现 operator+= 时使用 delete[]（堆损坏）

Question

我已经尝试解决这个问题好几个小时了，但我已经束手无策了。如果有人能在我做错时告诉我，我一定会很感激。

我编写了一个简单的类来模拟字符串的基本功能。该类的成员包括一个字符指针 data（它指向一个动态创建的 char 数组）和一个整数 strSize（它保存字符串的长度，没有终止符。）

由于我使用的是 new 和 delete，因此我已经实现了复制构造函数和析构函数。当我尝试实现 operator+= 时出现了我的问题。 LHS 对象正确构建了新字符串——我什至可以使用 cout 打印它——但是当我尝试在析构函数中释放数据指针时出现问题：我在指向的内存地址处得到“在正常块后检测到堆损坏”通过析构函数试图释放的 data 数组。

这是我的完整课程和测试程序：

#include <iostream>

using namespace std;

// Class to emulate string
class Str {
public:

    // Default constructor
    Str(): data(0), strSize(0) { }

    // Constructor from string literal
    Str(const char* cp) {
        data = new char[strlen(cp) + 1];
        char *p = data;
        const char* q = cp;
        while (*q)
            *p++ = *q++;
        *p = '\0';
        strSize = strlen(cp);
    }

    Str& operator+=(const Str& rhs) {
        // create new dynamic memory to hold concatenated string
        char* str = new char[strSize + rhs.strSize + 1];

        char* p = str;                  // new data
        char* i = data;                 // old data
        const char* q = rhs.data;       // data to append

        // append old string to new string in new dynamic memory
        while (*p++ = *i++) ;
        p--;
        while (*p++ = *q++) ;
        *p = '\0';

        // assign new values to data and strSize
        delete[] data;
        data = str;
        strSize += rhs.strSize;
        return *this;
    }


    // Copy constructor
    Str(const Str& s)
    {
        data = new char[s.strSize + 1];
        char *p = data;
        char *q = s.data;
        while (*q)
            *p++ = *q++;
        *p = '\0';
        strSize = s.strSize;
    }

    // destructor
    ~Str() { delete[] data;  }

    const char& operator[](int i) const { return data[i]; }
    int size() const { return strSize; }

private:
    char *data;
    int strSize;
};

ostream& operator<<(ostream& os, const Str& s)
{
    for (int i = 0; i != s.size(); ++i)
        os << s[i];
    return os;
}


// Test constructor, copy constructor, and += operator
int main()
{
    Str s = "hello";        // destructor  for s works ok
    Str x = s;              // destructor for x works ok
    s += "world!";          // destructor for s gives error
    cout << s << endl;
    cout << x << endl;
    return 0;
}

编辑：加速 C++ 问题 12-1。

Answer 1

您已经有两个答案指向导致您丢弃堆的特定错误。假设这是家庭作业或其他形式的练习（否则我们都会因为你编写自己的字符串类而对你大喊大叫），这里还有一些事情需要细细琢磨给你：

• 如果您觉得需要注释代码，请考虑使其更具表现力。
  例如，您可以只写char* new_data = str;，而不是char* p = str; // new data。
  你可以直接写do_frgl();，而不是//do frgl，后面跟着一段代码。如果函数是内联的，它对生成的代码没有影响，但对代码的读者有很大的不同。
• 包括您的标头在内的每个人都将命名空间std 中的所有内容都转储到全局命名空间中。 That's not a good idea at all. 我会避免像瘟疫一样包含你的标题。
• 您的构造函数应在初始化器列表中初始化其类的成员。
• 您的 Str::Str(const char*) 构造函数为同一个字符串调用两次 std::strlen()。
  应用程序代码应该尽可能快，库代码，另一方面，你不知道它在哪个应用程序中结束，应该是尽快。您正在编写库代码。
• size() 成员函数是否会返回 负值？如果不是，为什么它是有符号整数？
• 这段代码会发生什么：Str s1, s2; s1=s2？
• 这个呢：Str str("abc"); std::cout<<str[1];

（如果有人遇到这个可以想到更多提示，请随时扩展。）

Answer 2

这里已经有很多很好的答案，但值得插入Valgrind 作为解决此类问题的工具。如果您可以访问 *nix 框，Valgrind 工具可以成为真正的救星。

只是为了向您展示，这是我在通过它编译和运行您的程序时得到的：

% g++ -g -o 测试 test.cpp % valgrind ./测试 ==2293== Memcheck，内存错误检测器 ==2293== 版权所有 (C) 2002-2009 和 GNU GPL，由 Julian Seward 等人提供。 ==2293== 使用 Valgrind-3.5.0-Debian 和 LibVEX；使用 -h 重新运行以获取版权信息 ==2293== 命令：./test ==2293== ==2293== 大小为 1 的无效写入 ==2293== 在 0x8048A9A: Str::operator+=(Str const&) (test.cpp:36) ==2293== by 0x8048882: main (test.cpp:82) ==2293== 地址 0x42bc0dc 在大小为 12 的块分配后为 0 字节 ==2293== at 0x4025024: operator new[](unsigned int) (vg_replace_malloc.c:258) ==2293== by 0x8048A35: Str::operator+=(Str const&) (test.cpp:26) ==2293== by 0x8048882: main (test.cpp:82) ==2293== 你好世界！ 你好 ==2293== ==2293== 堆摘要： ==2293== 在退出时使用：0 个块中的 0 个字节 ==2293== 总堆使用量：4 个分配，4 个释放，31 个字节分配 ==2293== ==2293== 所有堆块都被释放——不可能有泄漏 ==2293== ==2293== 对于检测到和抑制的错误计数，重新运行：-v ==2293== 错误摘要：来自 1 个上下文的 1 个错误（抑制：来自 6 个的 17 个） %

您可以看到它指出了此处其他答案指出的行（靠近第 36 行）。

Answer 3

while (*p++ = *i++) ; // the last iteration is when i is one past the end
// i is two past the end here -- you checked for a 0, found it, then incremented past it
p--; //here you corrected for this
while (*p++ = *q++) ;// the last iteration is when p and q are one past the end
// p and q are two past the end here
// but you didn't insert a correction here
*p = '\0';  // this write is in unallocated memory

使用类似于您在复制构造函数中使用的习语：

while (*i) *p++ = *i++; //in these loops, you only increment if *i was nonzero
while (*q) *p++ = *q++;
*p = '\0'

Answer 4

以下代码块使 p 指向数组旁边。

while (*p++ = *q++) ;
*p = '\0';

您在复制构造函数中使用的更好（和安全）的解决方案：

while (*q)
    *p++ = *q++;
*p = '\0';