C++ 函数中的幽灵陷阱：如何追踪和捕获

在 C++ 函数中，隐式的内存分配和释放会带来微妙的错误，被称为"幽灵陷阱"。以下是如何检测和处理此陷阱：

检测幽灵陷阱

• 使用编译器标记（例如 -fsanitize=memory）以检测内存错误。
• 在内存分配和释放代码周围添加断言，以验证指针值。

追踪幽灵陷阱

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• 使用调试器（例如 GDB）在错误发生时设置断点。
• 分析堆栈跟踪以识别分配内存的函数。
• 检查指针变量的历史记录以寻找未释放的内存。

捕获幽灵陷阱

• 使用智能指针（例如 std::unique_ptr、std::shared_ptr）管理内存。
• 仅在需要时分配内存，并在使用完成后立即释放。
• 使用内存池通过重用已分配的内存块来优化内存管理。

实战案例

考虑以下函数：

void print_array(int* arr, size_t size) {
  for (size_t i = 0; i < size; i++) {
    std::cout << arr[i] << ' ';
  }
  std::cout << 'n';
}

如果 arr 指向未分配的内存，则在函数调用期间访问 arr[0] 时会导致幽灵陷阱。要检测此问题，可以在函数入口附近添加以下断言：

assert(arr != nullptr);
assert(size > 0);

要捕获幽灵陷阱，可以将数组的分配移动到函数内部，并在函数结束后显式释放内存：

void print_array(size_t size) {
  auto* arr = new int[size];
  try {
    for (size_t i = 0; i < size; i++) {
      arr[i] = i;
    }
    std::cout << 'n';
  } catch (std::exception& e) {
    std::cerr << "Exception caught: " << e.what() << 'n';
  }
  delete[] arr;
}