C/C++｜经典代码题（动态资源的双重释放与「按值传递、按引用传递、智能指针的使用」）

以下代码中你能看出其存在什么问题？如何修复，能给出几种方法？分别在什么场景下用哪种方法。

#include 

class Buffer {
 public:
  Buffer() { std::cout << "Buffer created" << std::endl; }
  ~Buffer() { std::cout << "Buffer destroyed" << std::endl; }

  Buffer(const Buffer&) = delete;
  Buffer& operator=(const Buffer&) = delete;
};

class BufferManager {
 public:
  BufferManager() : buffer(new Buffer()) {
    std::cout << "BufferManager created" << std::endl;
  }

  ~BufferManager() {
    std::cout << "BufferManager destroyed" << std::endl;
    delete buffer;
  }

 private:
  Buffer* buffer;
};

void getBuffer(BufferManager manager) {
  std::cout << "Call getBuffer" << std::endl;
}

int main() {
  BufferManager manager;
  getBuffer(manager);
  return 0;
}

代码简单介绍如下：给出两个类，一个是 buffer 管理器，底层是 buffer， buffer 管理器持有一个 buffer 指针，有一个 getBuffer 函数。主逻辑也很简单，就是构造 BufferManager，调用 getBuffer

我们简单分析一下代码：

我们在 getBuffer 中，是按值传递 BufferManager 对象，这会导致 BufferManager 对象被拷贝。然而， BufferManager 对象中报一个只想动态分配内存的 buffer ，并且 BufferManager 的默认拷贝构造函数只是执行浅拷贝。这样，多个 BufferManager 对象会共享同一个 Buffer 对象指针。当它们被销毁时，析构函数会多次尝试删除同一个指针，导致双重释放错误。

拷贝构造函数和赋值运算符的隐式生成会默认浅拷贝！！这对于类中包含指针成员时，通常会导致资源管理问题。

方案一：禁止拷贝构造和赋值操作

主要场景： 如果 BufferManager 作为资源的唯一拥有者，不应允许拷贝，则可以直接禁止拷贝构造函数和赋值操作符。这样就可以避免拷贝行为带来的问题。

class BufferManager {
 public:
  BufferManager() : buffer(new Buffer()) {
    std::cout << "BufferManager created" << std::endl;
  }

  ~BufferManager() {
    std::cout << "BufferManager destroyed" << std::endl;
    delete buffer;
  }

  // 禁止拷贝构造和赋值操作
  BufferManager(const BufferManager&) = delete;
  BufferManager& operator=(const BufferManager&) = delete;

 private:
  Buffer* buffer;
};

通过禁止拷贝和赋值操作，BufferManager 对象无法被复制，因此也不会出现指针重复管理的问题。在需要确保对象不可拷贝的场景下使用这种方法非常合适，例如管理独占资源时。

方式二：按引用传递 BufferManager（最普遍、广泛的改进）

场景：如果只需要传递 BufferManager 的引用，而不需要拷贝整个对象，可以使用按引用传递的方式。这可以避免对象的拷贝，消除双重释放的风险。

void getBuffer(BufferManager& manager) {}

方式三：使用智能指针（也是一种普遍、广泛的改进）

场景：如果希望让对象能够被安全地复制和转移，并且自动管理指针的生命周期，可以使用 std::unique_ptr 代替原始指针。std::unique_ptr 能够确保指针只被释放一次，并且不会导致双重释放问题。

我们将 BufferManager 中的原始指针替换为 std::unique_ptr，这样当 BufferManager 被销毁时，智能指针会自动管理 Buffer 对象的销毁。

#include 

class BufferManager {
 public:
  BufferManager() : buffer(std::make_unique<Buffer>()) {
    std::cout << "BufferManager created" << std::endl;
  }

  ~BufferManager() {
    std::cout << "BufferManager destroyed" << std::endl;
  }

 private:
  std::unique_ptr<Buffer> buffer;
};