STL 容器和内存泄漏

Posted 2023-02-17

【中文标题】STL 容器和内存泄漏

【英文标题】：STL containers & memory leaks

【发布时间】：2012-08-30 19:56:02

【问题描述】：

C# coder 刚刚编写了这个简单的 C++ 方法来从文件中获取文本：

static std::vector<std::string> readTextFile(const std::string &filePath) 
    std::string line;
    std::vector<std::string> lines;
    std::ifstream theFile(filePath.c_str());
    while (theFile.good()) 
    getline (theFile, line);
        lines.push_back(line);
    
    theFile.close();
    return lines;
   

我知道这段代码效率不高；文本行在读取时复制一次，在按值返回时复制第二次。

两个问题：

(1) 这段代码会泄漏内存吗？ (2) 更一般地说，按值返回对象容器是否会泄漏内存？ （假设对象本身不泄漏）

【问题讨论】：

你可能不希望 static 像在 C# 中那样无处不在。此外，容器会在它们被销毁时释放内存，当它们像你一样在堆栈上分配时，就是它们超出范围时。

实际上按值返回并不一定会导致副本。由于RVO，它可以避免，或者，如果使用 c++11 并且 RVO 是不可能的，则返回值被移动而不是被复制（移动 vector 大约需要三个指针分配，所以这并不是真的花费很多）。不，如果对象本身是正确的，按值返回对象不会泄漏内存。在 c++ 中，除非您开始使用 new

更好：while (std::getline(theFile, line))，否则你会在 eof 处得到一个额外的空行。除此之外，代码很好。在 C++11 中，您有惯用的方法来避免额外的副本。在 C++03 中，您通常更喜欢额外的副本而不是卷积代码。

【参考方案1】：

while (theFile.good()) 
 getline (theFile, line);
    lines.push_back(line);

忘了效率吧，这段代码是不正确的。它不会正确读取文件。请参阅以下主题了解原因：

What's preferred pattern for reading lines from a file in C++?

所以循环应该写成：

while (getline (theFile, line)) 
    lines.push_back(line);

现在这是正确的。如果您想提高效率，请先分析您的应用程序。尝试查看占用 CPU 周期最多的部分。

---

(1) 这段代码会泄漏内存吗？

没有。

(2) 更一般地说，按值返回对象容器是否会泄漏内存？

取决于容器中对象的类型。在您的情况下，std::vector 中对象的 type 是 std::string，这确保不会泄漏任何内存。

【参考方案2】：

没有，也没有。按值返回永远不会泄漏内存（假设容器和包含的对象写得很好）。如果换成其他方式，那就太没用了。

我赞同 Nawaz 所说的，你的 while 循环是错误的。坦率地说，令人难以置信的是，我们看到了多少次，肯定有很多糟糕的建议。

【讨论】：

谢谢 - 我在“www.cplusplus.com”得到了循环结构。我想即使是这样的名字，也必须小心剪裁 sn-ps。

@tpascale 想知道确切的地址。

cplusplus.com/doc/tutorial/files 并查看“文本文件”部分中的第二个示例。

有趣，文字其实是OK的，它暗示good()是假的在最后一次I/O操作失败之后。但如果作者知道他们为什么要这样写循环呢？

【参考方案3】：

(1) 这段代码会泄漏内存吗？

没有

(2) 一般情况下，按值返回对象容器是否会泄漏内存？

没有。您可能会泄漏通过指针或泄漏对象存储在容器中的内存。但这不会是由按值返回造成的。

我知道这段代码效率不高；文本行在读取时复制一次，在按值返回时复制第二次。

很可能不是。该字符串有两个副本，但不是您正在考虑的那些。返回的副本很可能会在 C++03 中进行优化，并且在 C++11 中将被优化掉或转换为移动（廉价）。

这两个应对措施相当：

getline (theFile, line);
lines.push_back(line);

第一行从文件复制到line，第二行从line复制到容器。如果您使用的是 C++11 编译器，则可以将第二行更改为：

lines.push_back(std::move(line));

to move 将字符串的内容移动到容器中。或者（在 C++03 中也有效），您可以更改这两行：

lines.push_back(std::string()); // In most implementations this is *cheap*
                                // (i.e. no memory allocation)
getline(theFile, lines.back());

并且你应该测试读取的结果（如果读取失败，在最后一个替代方案中，确保resize 减少一个元素以删除最后一个空字符串。

【讨论】：

要删除最后一个元素，可以使用pop_back。这比得到长度要简单得多，减去 1 和 resizeing。

【参考方案4】：

在 C++11 中，你可以这样做：

std::vector<std::string> 
read_text_file(const std::string& path) 

    std::string line;
    std::vector<std::string> ans;
    std::ifstream file(path.c_str());

    while (std::getline(file, line))
       ans.push_back(std::move(line));

    return ans;

并且不会制作额外的副本。

在 C++03 中，您接受额外的副本，并且只有在分析要求时才痛苦地删除它们。

注意：您不需要手动关闭文件，std::ifstream 的析构函数会为您完成。

注意2：您可以在 char 类型上进行模板化，这在某些情况下可能很有用：

template <typename C, typename T>
std::vector<std::basic_string<C, T>>
read_text_file(const char* path)

    std::basic_string<C, T> line;
    std::vector<std::basic_string<C, T>> ans;
    std::basic_ifstream<C, T> file(path);

    // Rest as above

【参考方案5】：

不，按值返回容器不应泄漏内存。标准库被设计为在任何情况下都不会泄漏内存。如果其实现中存在错误，它只能泄漏内存。至少在旧的 MSVC 中曾经有一个 bug in vector of strings。