c++ - 编写内存安全的 C++ 应用程序需要什么？

Question

是否可以创建一个编码标准或使用可以证明可以消除 C++ 中的任何内存管理错误的库？

我正在考虑类似 Java 的东西，例如，在 Java 应用程序中不可能有悬空指针。

Answer 1

是否可以创建一个编码标准或使用可以证明可以消除 C++ 中的任何内存管理错误的库？

是和不是。

即使您使用非常严格的标准，这样做也会将您限制在 C++ 语言的一个非常狭窄的子集中。例如，十的幂（开发安全关键代码的规则）说您应该完全禁用堆使用。但是，仅此一项并不能阻止您创建内存损坏。

我认为如果这个问题有一个确切的答案，这个行业几十年前就已经解决了，但我们在这里......

我不认为有确定的方法可以确保您的代码完全安全，但是有一些最佳实践可以帮助您确保尽可能少地出现问题。

以下是一些建议：

• 如前所述，完全禁止堆使用可能会帮助您摆脱所有内存管理问题，但它并不能完全解决问题，因为它不会让您摆脱例如。杂散指针写入。
• 我建议您阅读有关“三、五和零规则”的内容，其中解释了您需要注意的一些事情。
• 与其自己管理内存，不如使用智能指针等shared_ptr。unique_ptr当然，如果你愿意，你仍然可以滥用这些。（例如shared_ptr，如果您有循环引用，则不会帮助您...）
• 使用内存检查工具，如valgrind，它可以帮助您发现问题并验证您的代码没有错误。

即使您遵循任何编码标准或最佳实践，错误也可能而且将会发生。没有人保证你会安全。但是，通过遵循这些建议，您可以最大限度地减少错误的机会和影响。

Answer 2

是否可以创建一个编码标准或使用可以证明可以消除 C++ 中的任何内存管理错误的库？

不。

但是对于 Java 也是如此。虽然 Java 在技术上不允许内存泄漏，但如果您不注意，它在实践中确实存在内存泄漏（和其他资源泄漏）。

一个在 Android 世界中广为人知的经典示例是，当程序运行的时间越长，侦听器实例的集合就会不断增长，因为侦听器会忘记注销自己。当侦听器是某个窗口或视图类的实例时，这可能会迅速导致数百 MB泄漏在 GUI 应用程序中，该类将自身保持对大图形的引用。由于所有这些内存仍然可以访问，垃圾收集无法清理它。

从技术上讲，您没有丢失指针（它仍在集合中）这一事实对您毫无帮助。恰恰相反; 这是泄漏的原因，因为它阻止了垃圾收集。

与上述相同，虽然 Java 在技术上不允许悬空指针，但类似的错误可能会导致您访问指向某些窗口或视图对象的指针，该对象仍然在您的程序的有效内存区域中，但应该不再存在并且是不再可见。虽然指针访问本身不会导致任何崩溃或问题，但NullPointerException由于程序逻辑混乱，其他类型的错误或崩溃（如 a ）通常很快就会出现。

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坏消息就这么多。

好消息是，如果您遵循简单的指南，这两种语言都可以减少内存管理问题。就 C++ 而言，这意味着：

• 尽可能使用标准集合（如std::vector或）。std::set
• 使动态分配成为您的第二选择。第一个选择应该始终是创建一个本地对象。
• 如果必须使用动态分配，请使用std::unique_ptr.
• 如果所有其他方法都失败了，请考虑std::shared_ptr.
• new仅当您实现一些低级容器类时才使用bare ，因为现有的标准容器类（如std::vectoror std::set）不适用于您的用例。不过，这应该是极其罕见的情况。

还有用于 C++ 的 Boehm 垃圾收集器，但我从未亲自使用过它。