避免内存泄露的方法

1、问题阐述

      一个大型的C++程序中最容易出现，也是最头疼的一个问题就是内存泄露，即忘记释放已经申请的内存，造成程序占用的内存不断上升，系统性能不断下降，甚至造成内存耗尽而导致程序崩溃。在Java中提供自动垃圾回收机制，程序在何时的时机将回收内存，C++语言一直没有将这种机制作为语言的内部机制，但是它也提供了足够的灵活机制，使开发人员有效地避免内存泄露。

2、内部封装

     可以将分配和释放的过程封装到一个类中，即在构造的时候申请内存，析构的时候释放内存，从而保证没有内存泄露。下面是一个简单的封装类。

#include <iostream>
#include <cstring>
using namespace std;
class AutoNewDel
{
private:
    char* m_szBuf;
    unsigned int m_nSize;
public:
    AutoNewDel(unsigned int n=1)
    {
        m_szBuf=new char[n];
        m_nSize=n;
    };
    ~AutoNewDel()
    {
        if(m_szBuf!=NULL)    //提供安全机制
        {
            delete[] m_szBuf;    //删除字符数组
            m_szBuf=NULL;    //防止出现野指针
        }
    };
    char* GetBuf()
    {
        return m_szBuf;
    };
};
void fun()
{
    AutoNewDel tmpObj(100);
    char* p= tmpObj.GetBuf();
    strcpy(p,"one world, one dream");
    cout<<p<<endl;
}
int main()
{
    fun();
    cout<<"exit main"<<endl;
    return 0;
}

      在这个例子中，封装了char类型的内存分配和删除，当声明对象tmpObj时，即可获得相应的内存，而且这个内存再tmpObj对象的作用域推出时自动释放，不需要开发人员显示的调用delete来释放了，避免了由于忘记释放内存而引起的内存泄露错误。
      本例给出了一个最基本的思路，但是还是存在很多问题的，比如复制构造函数和复制的问题。下面将演示这个例子的不足，修改函数fun()，增加一个赋值语句，如下：

void fun()
{
    AutoNewDel tmpObj(100);
    AutoNewDel tmpObj2=tmpObj;//这里是增加的语句
    char* p= tmpObj.GetBuf();
    strcpy(p,"one world, one dream");
    cout<<p<<endl;
}

      在这个类中并没有实现复制构造函数，因此编译器自动构造一个默认的复制构造函数，执行位复制操作，即将对象tmpObj的内容逐字地复制到对象tmpObj2中，两个对象中的m_szBuf指向同一块内存，当对象销毁时，m_szBuf会被销毁两次，从而造成程序错误（本博客还有一篇随笔说明相关的内容，随笔地址为：简单的解决办法就是禁止复制构造函数，在类中声明复制构造函数为私有。但是这样治标不治本，它限制类的功能实现。可以通过一个引用一个计数的方法，即避免了对同一块内存的多次删除，也允许复制构造函数。
      
      引用的计数的原理是这样的，就是对要使用的内存维护一个计数器，记录当前有多少指针指向这块内存。当有指针指向这块内存时，计数器加1；反之，当指向这块内存指针销毁时，计数器减1。当这块内存的计数器为0时，才允许删除这块内存。可以在类的构造函数和析构函数中分别完成加1和减1的操作。代码如下：

#include <iostream>
#include <cstring>
using namespace std;
class AutoNewDel
{
// Attribute
private:
    char* m_szBuf;
    unsigned int m_nSize;
    int * m_count;    //新增加的语句
public:
    AutoNewDel(unsigned int n=1)//在构造函数中申请内存
    {
        m_szBuf=new char[n];
        m_nSize=n;
        //新增加的语句
        m_count=new int;
        *m_count=1;
        cout<<"count is : "<<*m_count<<endl;
    };
    //新增加的复制构造函数
    AutoNewDel(const AutoNewDel & s)
    {
        m_nSize=s.m_nSize;
        m_szBuf=s.m_szBuf;
        m_count=s.m_count;
        (*m_count)++;
        cout<<"count is : "<<*m_count<<endl;
    }
    ~AutoNewDel()
    {
        (*m_count)--;
        cout<<"count is : "<<*m_count<<endl;//新增加的两条语句
        
        if(*m_count==0)
        {
            cout<<"buf is deleted"<<endl;
            if(m_szBuf!=NULL)    //提供安全机制
            {
                delete[] m_szBuf;    //删除字符数组
                m_szBuf=NULL;    //防止出现野指针
                if(m_count!=NULL)
                {
                    delete m_count;
                    m_count=NULL;
                }
            }
        }
    };
    char* GetBuf()
    {
        return m_szBuf;
    };
};
void fun()
{
    AutoNewDel tmpObj(100);
    char* p= tmpObj.GetBuf();
    strcpy(p,"one world, one dream");
    cout<<p<<endl;

    AutoNewDel tmpObj2=tmpObj;
    cout<<"tmpObj2.m_szBuf = "<<tmpObj2.GetBuf()<<endl;
}
int main()
{
    fun();
    cout<<"exit main"<<endl;
    return 0;
}