清零STL容器使用的内存

Question

我想使用STL容器（加上std::basic_string）暂时存储密钥或密码在内存中，并且在完成后我希望清零内存。

我最初打算使用参数化为自定义分配器的STL容器，在allocator::deallocate中清零内存，但我认为容器可以使用不来自指定分配器的内存。例如，一个std::vector或std::string可能包含用于小型分配的固定大小数组成员，这似乎是合理的。

我是否有正当担忧？我应该（叹气）编写自己的容器吗？

- jamesdlin

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对于 std::vector，你得跳过很多困难的步骤才能满足异常要求，并且仍然将数据存储在向量对象本身中。而对于 std::string，在对象中存储数据不仅是可能的，而且是相当常见的。 - Jerry Coffin

如果有人调用了std::vector::resize或std::vector::push_back，导致std::vector重新分配一个新的内存块并复制现有的缓冲区，会发生什么？ - jamesdlin

我有什么遗漏吗？将清理工作交给存储对象而不是容器，这样做不更合理吗？因此，只需使容器存储一个类项，其析构函数会在自身清理后进行清理即可。当向量被调整大小时，不是会调用所有复制构造函数和析构函数吗...？ - Roddy

哦 - 你是指例如键的向量，还是将键存储为字符向量？请记住，在std :: string中，实际字符存储在单独分配的内存块中，而std :: vector <std :: string> 基本上是指向字符的指针数组（加上长度信息等）。 - Roddy

@RoddyпјҡжҲ‘зҡ„ж„ҸжҖқжҳҜдҪҝз”Ёstd::vector<unsigned char>жқҘеӯҳеӮЁдәҢиҝӣеҲ¶еҜҶй’Ҙеқ—пјҢжҲ–иҖ…дҪҝз”Ёstd::vector<char>/std::stringжқҘеӯҳеӮЁеҜҶз ҒгҖӮеҰӮжһңжҲ‘дҪҝз”Ёзҡ„жҳҜйқһеҺҹе§Ӣзұ»еһӢзҡ„std::vectorпјҢжҲ‘иӮҜе®ҡдјҡеңЁvalue_typeзҡ„жһҗжһ„еҮҪж•°дёӯиҝӣиЎҢжё…йӣ¶ж“ҚдҪңгҖӮ - jamesdlin

Answer 1

我会使用带有自定义分配器的std::vector来进行零值处理。根据May std::vector make use of small buffer optimization?中的答案，它不能使用小缓冲区优化，因此，使用自定义分配器，您应该是安全的。

如果您进一步使用该分配器来分配向量，然后使用智能指针来确保其正确释放（或手动释放），即使向量的内部内容（如大小）也将被清除。

- Dave S

Answer 2

您可以通过使用原始内存和定位new来分配字符串/向量，当您完成后，请调用析构函数、清零内存并释放原始内存。

- Daniel

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百分之百真实且完全合理的方式！但是不可重用，而且有点绕过STL，转而使用核心C++运算符和内存技巧。你们所写的一切都可以通过编写自定义分配器来很好地包装，详见DateS的回答。 - quetzalcoatl

@quetzalcoatl：它正在使用STL，我指的是将字符串/向量对象放置在原始内存中。 - Daniel

不，你必须使用分配器。由vector/string分配的堆内存不会受到你清零对象内存的影响。即使你明确清零了vector中的值，仍然可能存在vector调整大小操作留下的副本。 - Eclipse

@Eclipse：我认为丹尼的意思是在使用自定义分配器时配合使用placement-new。 - jamesdlin

@quetzalcoatl：是的，如果您同时使用自定义分配器和放置 new，那么您可以确保覆盖了所有内存。 - Eclipse

Answer 3

使用自定义字符串类，在其析构函数中将内存缓冲区清零。

class zeroed_string : public std::string
{
public:
    ~zeroed_string()
    {
        for (int i = 0; i < size(); ++i)
            (*this)[i] = 0;
    }
// ...
};

- Mark Ransom

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我认为std::string并不是作为基类使用的，否则它会有虚析构函数。顺便说一下，你的答案与下面的-4相同。 - BЈовић

正如我在另一个（现已删除的）答案中提到的那样，如果std::string需要重新分配内存块，则此方法将无法正常工作。其他评论也指出它不能与COW实现一起使用。 - jamesdlin

@BЈовић 如果你要使用多态，那么这是正确的，但在这种情况下你不需要。我认为人们对这一点过于担心了。 - Mark Ransom

@jamesdlin，我的回答是可能有效的最简单方法，但建议仍然是使用自定义字符串类来强制执行所需的安全性。如果std::string不可行，可以从头开始编写一个。 - Mark Ransom

这个被测试过吗？原则上，编译器可以将此循环优化掉，因为它（可能）没有可观察的行为。 - GManNickG

@GManNickG，我没有考虑过这一点。也许最好调用一个外部函数来清除内存，这样编译器就无法推断可能的副作用了。 - Mark Ransom