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。这些对象将它们的信息保存在一个智能指针中。我是这样实现的:

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;
    }
}

如果我执行这段代码，我会得到预期的输出:10

但是一旦我尝试像这样创建多个对象:

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();
            }
        }

有人知道为什么会这样吗？

Answer 1

将类实例的 vector 与指向这些类实例的指针或引用结合使用绝不是一个好主意。正如 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，它经常将其项目复制到不同的内存位置，使已经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 可以随心所欲地移动 unique_ptr - 智能指针内容(原始指针)，因此引用永远不会改变(除了当然，如果您故意更改或删除它们)

下图说明了当您使用类实例 vector 时会发生什么。灰色的垂直条纹象征着内存——内存的真实结构和大小在这里被忽略。

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一个项目。 vector后面的内存被占用了(实际情况有点不一样，不过图像应该够用了)

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 没有空间容纳它的项目，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)

下面是指针解决方案的示例:

第 1 步:您又得到了一个 vector ，但现在它是一个智能指针 vector 。它包含一个指向类实例的智能指针(深绿色箭头)。

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 没有空间容纳它的项目，因此必须将其内容移动到另一个内存位置。但是这次只移动了智能指针，而不是类实例本身!类实例 1 留在它的位置，智能指针 1 仍然指向类实例 1，您的引用保持不变，每个人都保持快乐:)

另外:除了是一种安全的解决方案之外，使用指针 vector 而不是实例 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，它要做的工作就会少很多。最重要的是，有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。