如何测试自定义unique_ptr超出作用域时指针已被正确释放？

要验证自定义unique_ptr在超出作用域时正确释放内存，核心思路是追踪对象的生命周期或内存释放动作，避免直接访问已释放的内存（那属于未定义行为）。以下是两种可靠的实现方式：

方法一：使用带生命周期追踪的测试类 #

给测试用的类添加静态计数器，记录构造和析构的次数，通过对比两者是否相等来验证对象是否被正确销毁（内存随之释放）。

class TrackedFoo {
public:
    static inline size_t construct_count = 0;
    static inline size_t destruct_count = 0;

    TrackedFoo() { construct_count++; }
    ~TrackedFoo() { destruct_count++; }
};

TEST(unique_ptr_test, releases_memory_on_scope_exit) {
    // 重置计数器，避免其他测试用例的干扰
    TrackedFoo::construct_count = 0;
    TrackedFoo::destruct_count = 0;

    {
        // 创建局部作用域的unique_ptr
        unique_ptr<TrackedFoo> ptr(new TrackedFoo);
        // 验证对象已构造
        ASSERT_EQ(TrackedFoo::construct_count, 1);
        ASSERT_EQ(TrackedFoo::destruct_count, 0);
    }

    // 作用域结束后，构造次数应等于析构次数，说明对象被销毁
    ASSERT_EQ(TrackedFoo::construct_count, TrackedFoo::destruct_count);
}

方法二：重载全局delete运算符（仅限测试环境） #

在测试文件中临时重载全局delete运算符，用计数器记录内存释放的次数，验证unique_ptr是否在生命周期结束时调用了delete。

namespace test_utils {
    static inline size_t delete_call_count = 0;
}

// 重载全局delete，记录调用次数后实际释放内存
void operator delete(void* ptr) noexcept {
    test_utils::delete_call_count++;
    std::free(ptr);
}

TEST(unique_ptr_test, calls_delete_on_scope_exit) {
    test_utils::delete_call_count = 0;

    {
        unique_ptr<int> ptr(new int(42));
        // 此时delete还未被调用
        ASSERT_EQ(test_utils::delete_call_count, 0);
    }

    // 作用域结束后，delete应被调用一次
    ASSERT_EQ(test_utils::delete_call_count, 1);
}

注意事项 #

• 方法一的隔离性更好，仅针对测试类生效，不会影响其他测试的内存操作；
• 方法二需要注意测试隔离，确保每个测试用例前重置计数器，避免不同用例互相干扰；
• 绝对不要尝试访问已释放的内存（比如保存原始指针后在作用域外判断是否为nullptr），这属于未定义行为，无法保证测试结果的可靠性。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Tom McLean