C++实现PLU分解时P矩阵异常与析构double free报错排查

两个异常（P矩阵输出乱码、double free报错）来自同一个根源：Matrix类未遵守C++资源管理的三/五规则，没有实现拷贝构造函数和拷贝赋值运算符，默认生成的浅拷贝逻辑导致野指针和重复释放。

具体执行流程的问题点：

• PLU_decomposition方法中创建的P是函数内的局部Matrix对象，函数返回时需要将该局部对象赋值给main函数中定义的外层P变量。由于你没有自定义拷贝赋值逻辑，编译器自动生成的默认赋值操作只会直接复制data指针的值，不会重新分配堆内存、也不会复制数组里的元素内容。
• 函数执行结束后，局部P对象立刻出作用域触发析构，其data指针指向的所有堆内存被释放。此时main函数中外层P的data指针仍然指向这块已经被回收的内存，属于野指针：调用print_data读取这块内存时，拿到的是内存回收后残留的随机值，就是你看到的那些4.68746e-310之类的无意义极小值。
• 等main函数执行到末尾，外层P对象触发析构时，会再次对已经释放过的内存地址执行delete[]操作，就会抛出free(): double free detected in tcache 2错误，直接中止程序。

你观察到L、U矩阵结果正确，是因为这两个对象是通过引用传入函数、直接在原对象上修改的，全程没有触发对象拷贝/赋值流程，所以没踩到这个浅拷贝的坑。

给Matrix类补全深拷贝逻辑的拷贝构造函数和拷贝赋值运算符即可，参考实现如下：

// 拷贝构造函数
Matrix::Matrix(const Matrix& other) {
    size = other.size;
    data = new double*[size];
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        data[i] = new double[size];
        for (int j = 0; j < size; j++) {
            data[i][j] = other.data[i][j];
        }
    }
}

// 拷贝赋值运算符
Matrix& Matrix::operator=(const Matrix& other) {
    if (this == &other) { // 处理自赋值场景
        return *this;
    }
    // 先释放当前对象持有的旧堆内存
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        delete[] data[i];
    }
    delete[] data;
    // 按源对象的尺寸开辟新内存，逐元素拷贝内容
    size = other.size;
    data = new double*[size];
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        data[i] = new double[size];
        for (int j = 0; j < size; j++) {
            data[i][j] = other.data[i][j];
        }
    }
    return *this;
}

补全上述代码后，对象赋值时会完整复制矩阵的内存内容，不会出现野指针和重复释放问题，排列矩阵P的输出也会恢复正常。
如果使用C++11及以上标准，也可以额外实现移动构造和移动赋值进一步优化性能，但补全上述深拷贝逻辑已经可以彻底解决当前遇到的所有异常。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者jerry