为何使用shared_ptr的简单C++程序出现段错误？

问题描述 #

这段使用std::shared_ptr<char[]>的C++程序运行时出现段错误，但换成std::unique_ptr<char[]>就正常。是不是因为不该用std::make_shared<char[]>(BLOCKSIZE)初始化block？

代码如下：

#include <memory>
#include <iostream>

#define BLOCKSIZE 100000

struct MyClass {
    std::shared_ptr<char[]> block;

    MyClass() : block(std::make_shared<char[]>(BLOCKSIZE)) {}

    void fill_block() {
        for (size_t i = 0; i < BLOCKSIZE; ++i) {
            block[i] = static_cast<char>(i % 99);
        }
    }

    void print_one(size_t i) {
        if (i < BLOCKSIZE) {
            std::cout << static_cast<int>(block[i]);
        } else {
            std::cout << "Index out of range!";
        }
    }
};

int main() {
    for (size_t i = 0; i < 1000; ++i) {
        MyClass x;
        x.fill_block();
        x.print_one(i);
    }

  return 0;
}

运行命令及结果：

g++ shared_ptr_test.cpp -o shared_ptr_test
./shared_ptr_test
Segmentation fault

原因分析 #

核心问题是C++版本兼容性：

• std::unique_ptr<T[]>从C++11开始就原生支持数组类型，配套的数组操作（比如operator[]）和正确的删除器（自动调用delete[]）都是合规的。
• 但std::shared_ptr<T[]>以及数组版本的std::make_shared<T[]>是C17才引入的特性。如果你的编译器默认使用C17之前的标准（比如g默认用C14），那么std::shared_ptr<char[]>和std::make_shared<char[]>属于未定义行为：
  • 老版本的shared_ptr不识别数组类型，会用默认的删除器（调用delete而非delete[]）来释放内存，这会导致内存泄漏或堆损坏。
  • 同时，operator[]对于C++17之前的shared_ptr<T[]>也不是标准支持的操作，访问block[i]会触发非法内存访问，最终导致段错误。

解决方法 #

有两种可行的修复方案：

1. 升级编译标准到C++17及以上：
   编译时添加-std=c++17参数，让编译器支持shared_ptr的数组特性：

   g++ shared_ptr_test.cpp -o shared_ptr_test -std=c++17
   

   这样std::make_shared<char[]>和shared_ptr<char[]>::operator[]都会按标准工作，不会出现段错误。

2. 在C++17之前的标准下手动指定删除器：
   如果无法升级C++版本，不要用make_shared<char[]>，而是手动创建数组并指定正确的删除器：

   MyClass() : block(new char[BLOCKSIZE], std::default_delete<char[]>()) {}
   

   这样shared_ptr会用delete[]释放数组内存，同时operator[]虽然不是标准支持，但很多编译器（比如g++）会提供扩展支持，能正常访问数组元素。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者thc