C++动态栈new/delete实现 Valgrind内存泄漏delete放置位置问题

问题根因 #

• 扩容时内存泄漏：你在push方法扩容时，只申请了新的内存块，没有释放data原来指向的旧内存块，直接修改data指向新地址后，旧内存的地址丢失，无法再被回收，就会触发valgrind的泄漏报警。
• 冗余的ptr成员变量：ptr仅在扩容逻辑中作为临时指针使用，完全不需要定义为类的成员变量。你把它设为成员后，扩容完成时ptr和data指向同一块内存，此时如果在析构中同时释放ptr和data，就是对同一块内存执行两次delete，自然会报double free错误。
• 额外问题：你的类声明了clear方法但没有实现，同时没有遵循「三法则」（如果自定义了析构函数，就需要同时自定义拷贝构造函数和拷贝赋值运算符），默认生成的浅拷贝逻辑会导致两个栈对象共享同一块堆内存，析构时也会触发重复释放问题。

修复代码 #

stack.h

class stack
{
public:
    void push(int a);
    int pop();
    void clear();
    stack();
    // 新增拷贝构造
    stack(const stack& other);
    // 新增拷贝赋值运算符
    stack& operator=(stack other);
    ~stack();
private:
    int top;
    int size;
    int *data;
    // 删掉冗余的ptr成员
};

stack.cpp

#include <assert.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include "stack.h"
#include <algorithm>

#define INITIAL_STACKSIZE 1

stack::stack()
{
    top = 0;
    size = INITIAL_STACKSIZE;
    data = new int[size];
}

// 拷贝构造实现
stack::stack(const stack& other)
{
    top = other.top;
    size = other.size;
    data = new int[size];
    std::copy(other.data, other.data + top, data);
}

// 拷贝赋值实现（copy-and-swap写法，避免自赋值问题）
stack& stack::operator=(stack other)
{
    std::swap(top, other.top);
    std::swap(size, other.size);
    std::swap(data, other.data);
    return *this;
}

stack::~stack()
{
    delete [] data;
}

void stack::push(int a)
{
    if(top >= size)
    {
        int new_size = size * 2;
        // ptr改为局部变量，不需要作为成员
        int* ptr = new int[new_size];
        std::copy(data, data + top, ptr);
        // 释放旧的内存块，避免泄漏
        delete [] data;
        data = ptr;
        size = new_size;        
    }
    data[top++]=a;
}

int stack::pop()
{
    assert(top>0);
    return data[--top];
}

// 补上clear方法的实现
void stack::clear()
{
    delete [] data;
    top = 0;
    size = INITIAL_STACKSIZE;
    data = new int[size];
}

teststack.cpp 无需修改

修改后重新编译运行，再用valgrind --leak-check=full检测就不会出现内存泄漏和double free的报错了。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Nate Morning