c++ - 使用管理器和 vector 时出现内存错误

Question

我想创建一个包含多个对象的管理器，并且必须使用它才能实际创建对象。 这些对象将其信息保存在智能指针中。 这就是我的实现方式:

struct Object
{
    std::shared_ptr<int> number;
};

struct Manager
{
    std::vector<Object> objects;
    Object& createObject()
    {
        objects.emplace_back();
        return objects.back();
    }
};

int main()
{
    Manager manager;
    Object& object1 = manager.createObject();

    object1.number = std::make_shared<int>(10);

    for (Object& o : manager.objects)
    {
        std::cout << *o.number << std::endl;
    }
}

如果我执行此代码，我会得到预期的输出:10

但是一旦我尝试创建多个像这样的对象:

Manager manager;
Object& object1 = manager.createObject();
Object& object2 = manager.createObject();

object1.number = std::make_shared<int>(10);
object2.number = std::make_shared<int>(5);

for (Object& o : manager.objects)
{
    std::cout << *o.number << std::endl;
}

我在这个函数的内存库中遇到运行时错误:

void _Decref()
        {   // decrement use count
        if (_MT_DECR(_Uses) == 0)
            {   // destroy managed resource, decrement weak reference count
            _Destroy();
            _Decwref();
            }
        }

有人知道为什么会发生这种情况吗？

Answer 1

将类实例 vector 与这些类实例的指针或引用结合使用绝不是一个好主意。就像 Bo Persson 已经正确回答的那样，由于 std::vector 的动态特性，这些指针或引用往往会变得悬空:当 std::vector 增长时，它会变得悬空。通常将其项目复制到不同的内存位置，使已存在的项目引用和指针无效(悬空)。

您可以通过存储指向类的指针而不是类本身来轻松避免这种情况。

struct Manager
{
    std::vector<std::unique_ptr<Object>> objects;
    Object& createObject()
    {
        objects.emplace_back(std::make_unique<Object>());
        return *objects.back().get();
    }
};

现在 std::vector 可以随意移动 unique_ptr - 智能指针内容(原始指针)，因此引用也永远不会改变(除了当然，如果您故意更改或删除它们)

下面是使用类实例 vector 时会发生的情况的说明。 灰色竖条纹象征着内存——这里忽略了内存的真实结构和大小。

第 1 步:您有一个 vector (用方括号表示)，其中包含一个类实例作为项目。 vector 后面的内存被占用(现实有点不同，但是图像应该足够了)

第 2 步:创建对类实例的引用(或指针)。 (绿色箭头)

第 3 步:将第二个类实例添加到 vector 中。 vector 没有空间容纳其项目，因此必须将其内容移动到另一个内存位置。您的指针/引用已损坏! (红色箭头)

这是指针解决方案的说明:

第 1 步:您又得到了一个 vector ，但现在它是一个智能指针 vector 。它拥有一个指向(深绿色箭头)类实例的智能指针。

第 2 步:再次创建对类实例的引用(或指针)。 (绿色箭头)

第 3 步:将指向类实例的第二个指针添加到 vector 中。 vector 没有空间容纳其项目，因此必须将其内容移动到另一个内存位置。但这次只有智能指针被移动，而不是类实例本身!类实例 1 保留在其位置，智能指针 1 仍然指向类实例 1，您的引用保持不变，每个人都保持高兴:)

此外:除了是一种安全的解决方案之外，使用指针 vector 代替实例 vector 通常还具有性能优势。 unique_ptr 非常小，几乎总是比它们所指向的对象小得多。因此，当 std::vector 必须将其项目复制到不同的内存位置时，如果这些只是小型智能指针，则要做的工作就会少得多。 最重要的是，有一些类具有昂贵的复制构造函数(例如锁定!)。如果根本不复制类实例，所有这些都可以避免。