C++向vector添加带动态分配属性的对象触发double free错误问题

第一个代码报错的核心原因 #

• 你的Matrix类违反了C++的三五法则：当你自定义了析构函数来释放堆内存时，必须同步自定义拷贝构造函数、拷贝赋值运算符，或者移动构造函数、移动赋值运算符，否则编译器生成的默认版本只会做浅拷贝。
• std::vector在容量不足需要扩容时，会申请更大的内存空间，将原有元素复制/移动到新空间后，销毁旧空间里的所有元素。
• 结合你的运行日志完整流程如下：
  1. 第一次emplace_back(1)，vector容量从0扩到1，构造第一个Matrix对象，地址0x5642c4882eb0，data指向堆内存A
  2. 第二次emplace_back(2)，vector容量从1扩到2，编译器生成的默认拷贝构造函数把旧地址的0x5642c4882eb0对象浅拷贝到新空间，新对象的data也指向堆内存A
  3. 旧空间的0x5642c4882eb0对象被析构，释放了堆内存A
  4. 程序结束时新空间里的对象生命周期结束，析构函数会再次释放已经被释放的堆内存A，触发double free错误。

指针版本的问题 #

• 指针版本不会出现double free的原因是：vector存储的只是指针本身，扩容的时候只拷贝指针值，不会触发Matrix对象的拷贝/析构，所有Matrix对象的内存都是你手动new和delete的，不会出现重复释放的问题。
• 你当前写的指针版本不存在内存泄漏：循环里new了2个对象，后续循环delete了2个对象，所有堆内存都被正确回收。但这种写法的风险点在于：如果中间逻辑抛出异常，很容易出现delete没执行的情况，导致内存泄漏，而且手动管理内存确实繁琐。

不需要用指针，你只要给Matrix类补充移动构造函数即可，满足vector扩容时的移动语义，避免浅拷贝：

struct Matrix {
    int * data = nullptr;
    int sz = 0;

    Matrix(int sz) : sz(sz) {
        std::cout << this << " constructed" << std::endl;
        data = new int[sz];
        for (int i = 0; i < sz; i++) {
            data[i] = sz;
        }
    }
    // 补充移动构造函数
    Matrix(Matrix&& other) noexcept {
        std::cout << this << " moved from " << &other << std::endl;
        data = other.data;
        sz = other.sz;
        // 把原对象的指针置空，避免析构时释放共享的内存
        other.data = nullptr;
        other.sz = 0;
    }
    // 可选：禁止拷贝构造和拷贝赋值，避免误操作出现浅拷贝
    Matrix(const Matrix&) = delete;
    Matrix& operator=(const Matrix&) = delete;

    ~Matrix() {
        std::cout << this << " destructed" << std::endl;
        // 空指针delete是安全的
        delete[] data;
    }
};

补充移动构造后，vector扩容时会直接把旧对象的内存所有权转移到新对象，旧对象析构时只会释放空指针，不会出现double free的问题。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Squaloto