释放由std::list、vector、map等占用的内存

Question

作为一个有C#背景的人，我对于C++的内存管理只有模糊的概念--我只知道我必须手动释放内存。因此，我的C++代码是这样编写的：类型为std::vector、std::list、std::map的对象被随意实例化、使用，但没有被释放。

直到我完成程序之前，我才意识到这一点，现在我的代码由以下几种模式组成：

struct Point_2
{
    double x;
    double y;
};

struct Point_3
{
    double x;
    double y;
    double z;
};

list<list<Point_2>> Computation::ComputationJob
    (list<Point_3>pts3D, vector<Point_2>vectors)
{
    map<Point_2, double> pt2DMap=ConstructPointMap(pts3D);
    vector<Point_2> vectorList = ConstructVectors(vectors);
    list<list<Point_2>> faceList2D=ConstructPoints(vectorList , pt2DMap);
    return faceList2D;
}

我的问题是，我是否必须释放列表使用的每一个单独的元素（在上面的示例中，这意味着我必须释放pt2DMap、vectorList和faceList2D）？那将非常繁琐！我可能会重写我的Computation类，使其更不容易出现内存泄漏。有什么好的解决方法吗？

- Graviton

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实际上，在方法参数中使用引用更好。复制是不高效的。 - ssmir

@ssmir，C#中的老习惯难改！ - Graviton

Answer 1

不需要使用new分配对象时，无需显式释放/删除。当它们超出范围时，它们会自动被释放。此时将调用析构函数，应该释放它们引用的所有对象。(这称为资源获取即初始化（RAII），标准类如std::list和std::vector遵循此模式。)

如果您使用new，则应使用智能指针(scoped_ptr)或显式调用delete。最好在析构函数中调用delete(出于异常安全的原因)，但尽可能使用智能指针。

- Fred Foo

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@larsmans，你的意思是说我不需要处理std::list的内存释放问题吗？ - Graviton

由于所有的复制，当与C++容器结合使用时，简单的RAII可能会有些灾难性的情况。 - T.E.D.

@Graviton - 你不需要这样做。但是，你必须处理map可能会复制给它的对象这一事实。如果你的对象的默认构造函数和析构函数很复杂，那么这可能对你来说是一个非常重要的问题。 - T.E.D.

@Graviton 重申答案中最重要的部分。如果你调用了new，就必须调用delete。唯一需要关注显式清理内存的时间是在显式分配内存时。还有一件事需要注意，即释放相同内存两次会导致错误。 - stonemetal

如果你使用了new，那么应当显式地调用delete。最好的方法是在析构函数中这样做（出于异常安全的考虑）。我强烈反对这种做法。像boost::scoped_ptr这样的智能指针会更好，它避免了使用裸指针时可能会出现的各种问题，比如stonemetal提到的重复释放同一个对象的问题。 - etarion

Answer 2

总的来说，C++标准容器在幕后会复制您的对象。这是您无法控制的。这意味着，如果您的对象构造（例如：在您的情况下是Point_2）涉及任何资源分配（例如：new或malloc调用），则必须编写自定义版本的复制构造函数和析构函数，以使其在地图决定复制Point_2时表现得合理。通常，这涉及引用计数等技术。

许多人发现，将指向复杂对象的指针放入标准容器中比放置对象本身更容易。

如果您在构造函数或析构函数中没有做任何特殊处理（现在似乎是这种情况），则没有任何问题。一些容器（如映射）将在幕后进行动态分配，但这对您来说实际上是不可见的。容器会关注它们的资源分配。您只需要关注您的资源分配。

- T.E.D.

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问题已更新。我不太确定你的意思，因为在上面的代码中，我不需要使用new或malloc来为Point_2和Point_3分配内存，所以我猜这意味着我不需要任何自定义代码来进行内存管理。 - Graviton

同意。对于那些（通常被称为POD或Plain Old Data类型），您可以放心地使用STL容器，而不必担心动态分配。 - T.E.D.

Answer 3

所有STL容器都会自动清除它们的内容，您只需关心动态分配的数据的清理（即规则是：注意指针）。

例如，如果您有list<MyType>，列表中包含某些自定义类型的对象，当销毁它时，它将调用~MyType()，该函数应负责正确清除对象内容（即，如果MyType内部具有一些指向分配内存的指针，则应在析构函数中删除它们）。

另一方面，如果您开始使用list<MyType*>，则容器不知道如何正确清理它，它包含一些标量值（就像整数），并且仅删除指针本身，而不清除指向的内容，因此您需要手动清理。

当从Java/C#切换到C++时，一个真正好的建议（多年前对我很有帮助：））是仔细跟踪每个动态内存对象的生命周期：a）它在哪里被创建，b）它在哪里使用，c）在何时何地删除它。确保它只被清理一次，之后不再引用！

- Konstantin

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将“std”更改为“stl”，因为STD在英语中有一些不幸的内涵。如果您愿意，可以恢复。我确实同意，如果所有std容器都可以自动清理其内容，那么世界将会变得更美好。 :-) - T.E.D.

低估的评论被低估了 - EA304GT