C++避免內存泄漏方法匯總

在 C++ 中避免內存泄漏需要結合良好的編程習慣、現代語言特性（如智能指針）和工具輔助。以下是關鍵方法和實踐指南：

1. 優先使用智能指針（Modern C++ 的核心工具）

智能指針類型

• std::unique_ptr
  獨占所有權，離開作用域時自動釋放內存，不可複製但可移動。
  std::unique_ptr<int> ptr = std::make_unique<int>(42);

• std::shared_ptr
  共享所有權，通過引用計數管理內存，適合多對象共享同一資源。
  std::shared_ptr<int> ptr = std::make_shared<int>(42);

• std::weak_ptr
  配合 shared_ptr 使用，解決循環引用問題（如雙向鏈表或觀察者模式）。
  std::weak_ptr<int> weakPtr = sharedPtr;

核心優勢

• 自動釋放：無需手動 delete，避免遺漏。
• 所有權明確：unique_ptr 明確資源歸屬，shared_ptr 自動管理共享資源。

2. 遵循 RAII 原則（資源獲取即初始化）

將資源（內存、文件句柄、網絡連接等）的生命周期綁定到對象的作用域，通過構造函數獲取資源，析構函數釋放資源。
示例：文件操作

class FileHandler {
public:
    FileHandler(const std::string& path) { file = fopen(path.c_str(), "r"); }
    ~FileHandler() { if (file) fclose(file); }
private:
    FILE* file;
};

// 使用：離開作用域自動關閉文件
{
    FileHandler fh("data.txt");
    // 操作文件...
} // 自動調用析構函數關閉文件

3. 避免裸指針（Raw Pointers）

• 僅在必要時使用 new/delete：優先用容器（如 std::vector）或智能指針替代。
• 確保成對調用：若必須用裸指針，確保每個 new 都有對應的 delete，並在異常安全場景中使用 try-catch 或智能指針包裝。

4. 正確實現拷貝構造函數和賦值操作符

若類管理動態內存，需實現深拷貝或禁用拷貝（避免淺拷貝導致重複釋放）。
示例：禁用拷貝

class MyClass {
public:
    MyClass() = default;
    MyClass(const MyClass&) = delete;            // 禁用拷貝構造
    MyClass& operator=(const MyClass&) = delete; // 禁用賦值操作
};

5. 使用容器替代手動數組管理

標準庫容器（如 std::vector、std::string）自動管理內存，避免手動 new[]/delete[]。

std::vector<int> data{1, 2, 3}; // 無需手動管理內存

6. 使用內存檢測工具

工具示例

• Valgrind（Linux/Mac）：檢測內存泄漏、非法訪問等問題。
  valgrind --leak-check=full ./your_program

• AddressSanitizer（GCC/Clang）：編譯時插樁檢測內存問題。
  g++ -fsanitize=address -g your_code.cpp

• Visual Studio 診斷工具：Windows 下可視化檢測內存泄漏。

7. 其他關鍵實踐

避免循環引用

使用 weak_ptr 打破 shared_ptr 的循環引用：

class B;
class A {
public:
    std::shared_ptr<B> b_ptr;
    ~A() { std::cout << "A destroyed\n"; }
};

class B {
public:
    std::weak_ptr<A> a_weak_ptr; // 用 weak_ptr 替代 shared_ptr
    ~B() { std::cout << "B destroyed\n"; }
};

虛析構函數

若類可能被繼承，基類析構函數應聲明為 virtual：

class Base {
public:
    virtual ~Base() = default; // 確保正確釋放派生類資源
};

避免返回裸指針

函數返回資源時優先返回智能指針或容器：

std::unique_ptr<int> createResource() {
    return std::make_unique<int>(100);
}

總結

• 核心原則：用智能指針替代裸指針，遵循 RAII，優先使用標準庫容器。
• 關鍵工具：Valgrind、AddressSanitizer、靜態代碼分析工具。
• 常見陷阱：循環引用、淺拷貝、未定義析構順序。

通過結合現代 C++ 特性和嚴格編碼規範，可從根本上消除內存泄漏風險。