潜在的动态内存问题

Question

我正在使用 C++ 创建一个 Arduino 设备。我需要一个具有可变大小和可变数据类型的堆栈对象。本质上，这个堆栈需要能够调整大小并与字节、字符、整数、双精度数、浮点数、短裤和长数一起使用。

我有一个基本的 class 设置，但是由于需要动态内存分配量，我想确保我使用的数据释放足够的空间 space 让程序继续没有记忆问题。这不使用标准方法，而是内置 Arduino 的版本。

为了澄清，我的问题是：我的代码中是否存在任何潜在的内存问题？

注意：这不在 Arduino 堆栈交换中，因为它需要深入了解 C/C++ 内存分配，这可能对所有 C 和 C++ 程序员都有用。

代码如下：

Stack.h

#pragma once

class Stack {
public:
  void init();
  void deinit();

  void push(byte* data, size_t data_size);
  byte* pop(size_t data_size);

  size_t length();

private:
  byte* data_array;
};

Stack.cpp

#include "Arduino.h"
#include "Stack.h"

void Stack::init() {
  // Initialize the Stack as having no size or items
  data_array = (byte*)malloc(0);
}

void Stack::deinit() {
  // free the data so it can be re-used
  free(data_array);
}

// Push an item of variable size onto the Stack (byte, short, double, int, float, long, or char)
void Stack::push(byte* data, size_t data_size) {
  data_array = (byte*)realloc(data_array, sizeof(data_array) + data_size);
  for(size_t i = 0; i < sizeof(data); i++)
    data_array[sizeof(data_array) - sizeof(data) + i] = data[i];
}

// Pop an item of variable size off the Stack (byte, short, double, int, float, long, or char)
byte* Stack::pop(size_t data_size) {
  byte* data;

  if(sizeof(data_array) - data_size >= 0) {
    data = (byte*)(&data_array + sizeof(data_array) - data_size);
    data_array = (byte*)realloc(data_array, sizeof(data_array) - data_size);
  } else {
    data = NULL;
  }

  // Make sure to free(data) when done with the data from pop()!
  return data;
}

// Return the sizeof the Stack
size_t Stack::length() {
  return sizeof(data_array);
}

Answer 1

显然有一些小的代码错误，虽然很重要，但很容易解决。以下回答仅适用于本class的整体设计：

仅显示的代码没有任何问题。

但只有显示的代码。对于未显示的任何代码，不提供任何意见。

而且，在尝试使用此 class.

的其余代码中，很可能会出现大量问题和内存泄漏。

以泄漏或损坏内存的方式使用此 class 将非常非常容易。正确使用 class 会更难，而且更容易搞砸。如果您所要做的只是朝错误的方向打喷嚏，那么这些功能本身似乎可以正确完成工作这一事实将无济于事，最终导致这些功能未按正确的顺序或顺序使用。

仅举出前两个显而易见的问题：

1) 未能调用 deinit()，当此 class 的任何实例超出范围并被销毁时，将泄漏内存。每次使用此 class 时，您都必须意识到此 class 的实例何时超出范围并被销毁。每次创建这个 class 的实例很容易跟踪，并且很容易记住每次调用 init()。但是跟踪此 class 的实例可能超出范围并被销毁的所有可能方式，因此您必须调用 deinit() 并释放内部内存，这要困难得多。当发生这种情况时，很容易甚至没有意识到。

2) 如果这个 class 的一个实例被复制构造，或者默认赋值运算符被调用，这肯定会导致内存损坏，并附带内存泄漏。

请注意，您不必特意编写复制构造的代码，或将对象的一个实例分配给另一个实例。如果您不注意，编译器将非常乐意为您完成。

一般来说，避免此类问题的最佳方法是通过正确使用语言使其不可能发生。即：

1) 关注RAII design pattern。删除 init() 和 deinit()。相反，在对象的构造函数和析构函数中执行此工作。

2) 删除复制构造函数和赋值运算符，或者正确实现它们。所以，如果这个 class 的实例永远不应该被复制构造或分配给，如果你不小心写了一些这样做的代码，最好让编译器对你大喊大叫，而不是花一个星期的时间来追踪发生的地方。或者，如果 class 可以复制构造或赋值，则正确执行。

当然，如果这种 class 的实例很少，应该可以安全地使用它，严格控制，多加注意，而不用做这种事重新设计。但是，即使是这样，最好还是把工作做好，而不是现在耸耸肩，然后决定在更多地方扩大这个 class 的使用，然后忘记这个事实class 太容易出错了。

P.S.: 开头提到的几个小bug:

data_array = (byte*)realloc(data_array, sizeof(data_array) + data_size);

这不对。 data_array 是一个 byte *，因此 sizeof(data_array) 将始终是一个编译时常量，即 sizeof(byte *)。这显然不是你想要的。您需要明确跟踪分配的数组的大小。

这里的其他几个地方也出现了相同的一般错误，但很容易修复。整体 class 设计是更大的问题。

潜在的动态内存问题

Potential dynamic memory problems

c++

memory-management

arduino

dynamic-memory-allocation