运算符重载内存泄漏

Question

最近我有一个任务要在 C++ 中完成，实现一个带有联合、交集等作为重载运算符的 Set 类。我遇到了重载运算符+（）的问题。我决定使用向量并利用一些算法的库函数。问题是我必须将数组指针和数组大小传递给构造函数。这使这个任务有点复杂......我可以编译它，但是在“z = a + b”操作期间我遇到了某种内存泄漏。谁能解释我做错了什么？

class Set {
    int number; // array size (can't be changed)
    int *elems; // array pointer (same)

  public:

    Set();
    Set(int, int*); // (can't be changed)
    ~Set();

  friend Set operator+(const Set& X,const Set& Y){
    std::vector<int> v(X.number+Y.number);
    std::vector<int>::iterator it;

    it=std::set_union (X.elems, X.elems+X.number, Y.elems, Y.elems+Y.number, v.begin());
    v.resize(it-v.begin());

    Set Z;
    Z.number=v.size();
    Z.elems=&v[0];  

    return Z;
  }
};

Set::Set(){};
Set::Set(int n, int* array){
    number=n; 
    elems = array = new int[number];

    for(int i=0; i<number; i++) // creating Set
        std::cin >> elems[i];
    std::sort(elems, elems + number);
}

Set::~Set(){
    delete[] elems;
}

int main(){

   int* pointer;
   Set z;
   Set a = Set(5, pointer);
   Set b = Set(2, pointer);
   z=a+b;
}

---

我添加了复制构造函数和复制分配，按照 NathanOliver 的建议更改了 operator+()，现在我将传递给构造函数静态数组。仍然有内存泄漏，奇怪的是我得到了这个内存泄漏，即使在 main 中只有类变量初始化，是否有参数都没关系......有什么建议吗？我认为 cunstructor 是有效的。

Set::Set(int n, int* array){
   number = n; 
   elems = array;
   std::sort(elems, elems + number);
}

Set::Set(const Set& s){
   number=s.number;
   elems=s.elems;
}
Set& operator=(const Set& X){

   if(this==&X)
     return *this;
   delete [] elems;
   elems=X.elems;
   number=X.number;
   return *this;

我使用 gcc (tdm64-2) 4.8.1 编译器。

Answer 1

在

  friend Set operator+(const Set& X,const Set& Y){
    std::vector<int> v(X.number+Y.number);
    std::vector<int>::iterator it;

    it=std::set_union (X.elems, X.elems+X.number, Y.elems, Y.elems+Y.number, v.begin());
    v.resize(it-v.begin());

    Set Z;
    Z.number=v.size();
    Z.elems=&v[0];  

    return Z;
  }

您创建一个向量，对其进行修改，然后将elems 设置为指向向量包含的内容。这样做的问题是，当向量在函数结束时被销毁时，向量持有的内存被释放。所以你现在有一个指向你不再拥有的内存的指针。试图用它做任何事情都是未定义的行为。您可以做的是创建一个新数组，将vector 的元素复制到数组中，然后将新数组分配给`elems

Set Z;
Z.number= v.size();
Z.elems= new int[z.number];
for (int i = 0; i < Z.number; i++)
    Z.elems[i] = v[i];

return Z;

其次，您需要为您的类定义一个复制构造函数和赋值运算符。参考：What is The Rule of Three?

Answer 2

最好的解决方案（但我不知道是否允许您专门这样做）是在您的 Set 内部使用 vector 并使用两个迭代器从传入的指针和长度分配它构造函数。

现在，如果这不可能，您需要正确管理班级的内存：

• 您需要一个拷贝构造函数和拷贝赋值运算符。
• 在您的operator+ 中，您不能创建一个本地向量然后获取其内存地址，一旦运算符返回，该内存就会消失。
• 可能还有其他我没有发现的东西。

Answer 3

当您有z=a+b 时，将使用Set 类的赋值运算符。您没有定义此运算符的自定义版本，因此使用默认的 compiler-generated 版本。这个编译器生成的赋值 operator=() 只是做了一个member-wise copy。

由于您的Set 类中有原始拥有指针，因此无法正常工作：默认编译器生成的operator=() shallow-copies 指针，相反，您应该深度复制数据。

解决此问题的一种方法是定义您自己的operator=() 版本，注意对源数据进行正确的深度复制。

请注意，在这种情况下，您还应该定义一个复制构造函数。

但更好的选择是摆脱拥有的原始指针数据成员，而是使用 RAII 构建块 类，例如 std::vector。

因此，例如，而不是这些数据成员：

int number; // array size (can't be changed)
int *elems; // array pointer (same)

你可以只有一个：

std::vector<int> elems;

如果你这样做，默认编译器生成的operator=() 会正常工作，因为它会复制std::vector 数据成员（不是原始的拥有指针），并且std::vector 知道如何正确复制其内容不会泄露资源。