从取消引用的迭代器返回 std::map<std::string, int> 时出现巨大的内存泄漏

Question

**小心**，这个程序不仅挂了，而且显然它永远占用了你的 all 内存，渲染您的计算机速度缓慢且一团糟。我已经为此苦苦挣扎了很长时间，并且已经弄明白了很多事情——除了它为什么会挂起。抱歉，代码太多了，但是我删掉了所有不相关的东西，剩下的就是这个。

链表

//=====================
// Linked List

#include <stdexcept>

template<class T> struct LinkedList {
    public:
        LinkedList();
        LinkedList(const LinkedList& srcList);
        ~LinkedList();

        void addObject (T& addedObject);

        class ListIterator {
            public:
                ListIterator();
                explicit ListIterator(LinkedList<T>& parentList);

                // Operators
                ListIterator& operator++();
                T& operator*() const;
                bool operator!=(const ListIterator& otherIter);

            private:
                typename LinkedList::Node* current_;
        };

        ListIterator begin();
        ListIterator end();
        std::size_t size_;

    private:
        struct Node {
            Node();
            Node(T& object);
            Node(const Node&) = delete;
            T* const object_;
            Node* next_;
            Node* prev_;
        };

        Node head_;
        Node tail_;
};

//====================
// Classes (Implementation)

// Linked List default constructor 
template<class T> LinkedList<T>::LinkedList() 
: size_{0} {
    head_.next_ = &tail_;
    tail_.prev_ = &head_;
};

// Linked List copy constructor
template<class T> LinkedList<T>::
LinkedList(const LinkedList& srcList) { 
    size_ = srcList.size_;
    head_.next_ = &tail_;
    tail_.prev_ = &head_;
    ListIterator nodesToCopy = srcList.begin();

    while (nodesToCopy != srcList.end()) { 
        this->addObject(*nodesToCopy);
        srcList.removeObject(1);
    };
    delete &srcList;
};

// Linked List destructor
template<class T> LinkedList<T>::~LinkedList() {
    for (unsigned int ii = 1; ii == size_; ++ii) {
        Node* toDelete = head_.next_;
        head_.next_ = head_.next_->next_;
        delete toDelete;
    };
};

// Add object to Linked List
template<class T> void LinkedList<T>::addObject(T& addedObject) {
    Node* node = new Node(addedObject);
    node->prev_ = tail_.prev_;
    tail_.prev_->next_ = node;
    tail_.prev_ = node;
    node->next_ = &tail_;
    ++size_;
};

// Linked List Iterator constructor
template<class T> LinkedList<T>::ListIterator::
ListIterator(LinkedList<T>& parentList) {
    current_ = parentList.head_.next_;
};

// Iterator operators
// Increment forward
template<class T> typename LinkedList<T>::ListIterator& LinkedList<T>::
ListIterator::operator++() {
    current_ = current_->next_;
    return *this;
};

// Return object pointed to
template<class T> T& LinkedList<T>::ListIterator::
operator*() const {
    return *(current_->object_);  
};

template<class T> bool LinkedList<T>::ListIterator::
operator!=(const ListIterator& otherIter) { 
    return &(**this) != &(*otherIter);
};

// Return an iterator object via begin() and end()
template<class T> typename LinkedList<T>::ListIterator
LinkedList<T>::begin() {
    ListIterator beginIterator(*this);
    return beginIterator;
};
template<class T> typename LinkedList<T>::ListIterator
LinkedList<T>::end() {
    ListIterator endIterator(*this);
    for (unsigned int ii = 0; ii < size_; ++ii) { ++endIterator; }; 
    return endIterator;
};

// Node constructors
template<class T> LinkedList<T>::Node::Node()
: object_(nullptr), next_(nullptr), prev_(nullptr) {};

template<class T> LinkedList<T>::Node::Node(T& object) 
: object_(&object) {};

项目

//=====================
// Item
//====================
// Included dependencies
#include <string>
#include <array>
#include <map>
#include <iostream>

class Item {
    public: 
        Item();
        Item(std::string name);
        Item(std::string name, std::array<int, 2> stats);
        std::map<std::string, int> getStats();

        std::string name_;

    private:
        std::map<std::string, int> enhancements_;
};

// Constructors
Item::Item() { 
    enhancements_["Str"] = 0;
    enhancements_["Def"] = 0;
};

Item::Item(std::string name) : Item::Item() { name_ = name; };
Item::Item(std::string name, std::array<int, 2> stats)
: Item::Item(name) {
    enhancements_["Str"] = stats[0];
    enhancements_["Def"] = stats[1];
};

// Return map of stats
std::map<std::string, int> Item::getStats() { return enhancements_; };

房间

//====================
// Room
class Room {
    public:
        void addItem(Item item);
        LinkedList<Item>::ListIterator getItems();
        LinkedList<Item> itemsInThisRoom_;
};

// Add item to room
void Room::addItem(Item item) { itemsInThisRoom_.addObject(item); };

// Get iterator which iterates over items in room
LinkedList<Item>::ListIterator Room::getItems() { 
    return itemsInThisRoom_.begin(); 
};

主要

int main() {
    std::array<int, 2> swordStats = {{5, 0}};
    std::array<int, 2> shieldStats = {{0, 2}};
    std::array<int, 2> armorStats = {{0, 3}};

    Item sword("Sword", swordStats);
    Item shield("Shield", shieldStats);
    Item armor("Armor", armorStats);
    Room room;

    room.addItem(shield);
    room.addItem(sword);
    room.addItem(armor);
    LinkedList<Item>::ListIterator roomItems = room.itemsInThisRoom_.begin();

    while (roomItems != room.itemsInThisRoom_.end()) {
        (*roomItems).getStats();
        ++roomItems;
    };

    return 0;
};

所有这些都可以放在一个文件中并编译（我将其拆分为 class 以便于阅读）。这是 main 中挂起的行：

(*roomItems).getStats();

这让我相信我的取消引用运算符有问题，对吧？如果我们在房间 class 之外创建一个迭代器 outside，取消引用它，并以相同的方式 getStats — 一切正常。

...所以这是房间 class 的问题？

但是，如果我们将 Item 和 main 更改为以下内容：

//=====================
// Item
//====================
// Included dependencies
#include <string>
#include <array>
#include <map>
#include <iostream>

class Item {
    public: 
        Item();
        Item(std::string name);
        Item(std::string, int);
        int getStats();

        std::string name_;

    private:
        int enhancements_;
};

// Constructors
Item::Item() { 
    enhancements_ = 0;
};

Item::Item(std::string name) : Item::Item() { name_ = name; };
Item::Item(std::string name, int stats)
: Item::Item(name) {
    enhancements_ = stats;
};

// Return map of stats
int Item::getStats() { return enhancements_; };

//====================
// Room
class Room {
    public:
        void addItem(Item item);
        LinkedList<Item>::ListIterator getItems();
        LinkedList<Item> itemsInThisRoom_;
};

// Add item to room
void Room::addItem(Item item) { itemsInThisRoom_.addObject(item); };

// Get iterator which iterates over items in room
LinkedList<Item>::ListIterator Room::getItems() { 
    return itemsInThisRoom_.begin(); 
};

int main() {
    Item sword("Sword", 1);
    Item shield("Shield", 2);
    Item armor("Armor", 3);
    Room room;

    room.addItem(shield);
    room.addItem(sword);
    room.addItem(armor);
    LinkedList<Item>::ListIterator roomItems = room.itemsInThisRoom_.begin();
    while (roomItems != room.itemsInThisRoom_.end()) {
        (*roomItems).getStats();
        ++roomItems;
    };

    return 0;
};

一切运行良好。我可以 return int 值。

...所以...房间 class 或取消引用运算符都不是问题，但是 returning std::map？ GDB就不多说了。当我在有问题的行和步骤处中断时，我得到：

24  std::map<std::string, int> Item::getStats() { return enhancements_; };
(gdb) step
_Rb_tree_impl (__a=<optimized out>, __comp=..., this=0x7fffffffced0)
    at /usr/include/c++/4.9/bits/stl_tree.h:474
474         _M_header(), _M_node_count(0)
(gdb) step
475       { _M_initialize(); }
(gdb) step
_M_initialize (this=0x7fffffffced0)
    at /usr/include/c++/4.9/bits/stl_tree.h:484
484         this->_M_header._M_left = &this->_M_header;
(gdb) step
485         this->_M_header._M_right = &this->_M_header;
(gdb) step
_Rb_tree (__x=..., this=0x7fffffffced0)
    at /usr/include/c++/4.9/bits/stl_tree.h:674
674     if (__x._M_root() != 0)
(gdb) step
_M_root (this=0x7fffffffd048)
    at /usr/include/c++/4.9/bits/stl_tree.h:498
498       { return this->_M_impl._M_header._M_parent; }
(gdb) step
_Rb_tree (__x=..., this=0x7fffffffced0)
    at /usr/include/c++/4.9/bits/stl_tree.h:674
674     if (__x._M_root() != 0)
(gdb) step
676         _M_root() = _M_copy(__x._M_begin(), _M_end());
(gdb) step
std::_Rb_tree<std::string, std::pair<std::string const, int>, std::_Select1st<std::pair<std::string const, int> >, std::less<std::string>, std::allocator<std::pair<std::string const, int> > >::_M_copy (
    this=this@entry=0x7fffffffced0, __x=0x619f10, 
    __p=__p@entry=0x7fffffffced8)
    at /usr/include/c++/4.9/bits/stl_tree.h:1207
1207          _Link_type __top = _M_clone_node(__x);

...这对我来说是胡言乱语。 :( 它无限地这样做，所以我知道它（以某种方式）描述了挂断。

我没有知道这里发生了什么，哈哈。我是 C++ 的新手，自从我醒来后就一直在为此苦苦挣扎，所以据我所知，我的代码很糟糕，我应该为编写它而感到难过。

有什么想法吗？

Answer 1

来自template<class T> LinkedList<T>::LinkedList(const LinkedList& srcList)

delete &srcList;

真的吗？只需删除此行即可改进您的代码。 &srcList不一定是堆上已经分配的地址。在任何情况下，复制构造函数都不应该删除原始构造函数。

来自template<class T> LinkedList<T>::~LinkedList()

for (unsigned int ii = 1; ii == size_; ++ii)

这个循环没有效果，除非列表的大小是1，应该是

for (unsigned int ii = 0; ii < size_; ++ii)

Answer 2

除了已经提到的内容之外，您的 Node 对象不经意地存储了一个指针，该指针是通过引用从外部传递的对象

template<class T> LinkedList<T>::Node::Node(T& object) 
: object_(&object) {};

但是，您传递给 Node 的构造函数的引用参数实际上绑定到 局部变量

template<class T> void LinkedList<T>::addObject(T& addedObject) {
    Node* node = new Node(addedObject);
    node->prev_ = tail_.prev_;
    tail_.prev_->next_ = node;
    tail_.prev_ = node;
    node->next_ = &tail_;
    ++size_;
};

void Room::addItem(Item item) { itemsInThisRoom_.addObject(item); };

即引用绑定到参数 item，它是 addItem 内的局部变量。

一旦 addItem 退出，局部变量 item 就会被销毁。您的 Node::object_ 指针仍然没有指向任何地方。

考虑到您在代码中执行的无偿复制的数量，完全不清楚您是如何想出在 Node 中存储指向非拥有对象的指针的想法（而不是无偿地将整个数据复制到 Node，就像您在其他任何地方所做的一样）。

无论如何，内存所有权在您的代码中完全被破坏，这会导致上述对象生命周期问题。您需要从头开始设计一些有意义的内存所有权计划，然后按照该计划编写代码。你现在拥有的是不可挽回的烂摊子。

如果你想使用指针，但你认为你还没有准备好解决这个问题，只需使用智能指针，让它们为你处理事情。

P.S。并改掉在每个 }.

之后放置 ; 的恶习

从取消引用的迭代器返回 std::map<std::string, int> 时出现巨大的内存泄漏

HUGE memory leak when returning std::map<std::string, int> from dereferenced iterator

c++

c++11

memory-leaks

freeze