七大类 30 多种 C++ 内存泄漏场景详解，建议收藏！-51CTO.COM

大家好啊，我是小康。

你是否遇到过这样的情况：

程序运行一段时间后莫名其妙变得越来越慢，
应用程序内存占用居高不下，最后不得不重启程序？

那么恭喜你，你可能遇到了内存泄漏！

今天咱们就来聊聊 C++ 中的内存泄漏这个老大难问题。别看这个话题听起来挺高大上的，但其实就跟日常生活中的"漏水"一样简单。想象一下，你家水龙头没关紧，水一直在滴，时间长了水费肯定哗哗往上涨，这就是内存泄漏的真实写照！

什么是内存泄漏？

用大白话说就是：你向系统申请了一块内存空间（比如用 new 关键字），用完之后忘记还给系统了（忘记用 delete 释放）。这块内存就会一直被占着，谁也用不了，时间长了，内存就会越占越多，系统就会变得越来越慢。

就像你借了别人的东西不还一样，时间长了，别人家东西越来越少，而你这边却堆满了用不上的东西，这就是内存泄漏！

接下来我们来看看最常见的内存泄漏场景：

一、基础操作错误

1. 忘记释放内存

void forgetToDelete() {
    int* p = new int(42);  // 申请了内存
    // 咦？忘记 delete 了
    // 正确做法：delete p;
}1.
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这就像你从图书馆借了本书，用完后忘记还，这本书就一直被你占着。不仅你看完后用不上了，其他人也借不到这本书！

正确做法：

void correctDelete() {
    // 方法：直接使用unique_ptr
    std::unique_ptr<int> p(new int(42));
    
    // 用智能指针，离开作用域自动释放内存
}1.
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2. 指针重新赋值

void pointerReassignment() {
    int* p = new int(42);
    p = new int(73);  // 原来指向的内存丢失了，造成泄漏
    delete p;  // 只能释放第二次分配的内存
}1.
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这就像你在超市寄存了一个背包，拿到了寄存牌。但后来你又寄存了第二个背包，工作人员给了你新的寄存牌，而你把旧的寄存牌弄丢了。这样你就永远找不回第一个背包了，它会一直占着柜子！

正确做法：

void correctReassignment() {
    std::unique_ptr<int> p(new int(42));
    p.reset(new int(73));  // 或者用 p = std::unique_ptr<int>(new int(73));
}1.
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3. new/delete使用不当

使用错误的delete方式，或者重复delete。

void wrongDelete() {
    // 错误示例1：对数组使用普通delete
    int* numbers = newint[100];  // 创建一个数组
    delete numbers;               // 错误！应该用delete[]
    
    // 错误示例2：对普通指针使用delete[]
    int* single = newint(20);
    delete[] single;             // 错误！应该用delete
    
    // 错误示例3：重复delete
    int* data = newint(10);
    delete data;
    delete data;                 // 错误！重复删除同一内存
}1.
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这就像你：

租了一排储物柜，但只退掉了第一个
租了一个储物柜，但想退掉一排
同一个储物柜退租了两次

正确的做法：

void correctDelete() {
    // 正确示例1：使用智能指针自动管理数组
    std::unique_ptr<int[]> numbers(new int[100]);
    // 更简单的方式可以使用 vector 管理动态数组
    std::vector<int> numbers(100);  // 创建包含100个整数的vector
    
    // 正确示例2：使用智能指针自动管理单个对象
    std::unique_ptr<int> single(new int(20));
    
    // 正确示例3：避免重复delete的问题
    {
        std::unique_ptr<int> data(new int(20));
        // 离开作用域时自动释放一次，不会重复释放
    }
}1.
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💡 小贴士

使用智能指针代替原始指针，让内存管理变得自动化
养成配对习惯：每个new对应一个delete，每个new[]对应一个delete[]
重新赋值指针前，先保存并释放原来指向的内存

二、控制流导致的泄漏

1. 循环中的内存泄漏

在循环中分配内存但忘记释放，每次循环都会产生新的泄漏。

class DataProcessor {
public:
    void processData(int count) {
        for(int i = 0; i < count; i++) {
            int* data = new int[1000];  // 每次循环分配新内存
            // 处理数据...
            if(data[0] < 0) {
                continue;  // 特殊情况直接跳过，忘记释放内存了！
            }
            // 处理更多数据...
            // 糟糕，忘记delete[]了！
        }
    }
};1.
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正确做法：

class DataProcessor {
public:
    void processData(int count) {
        // 使用vector替代原始数组
        std::vector<int> data(1000);  // 创建一个包含1000个整数的vector
        // 也可以使用智能指针
        // std::unique_ptr<int[]> data(new int[1000]);
        
        for(int i = 0; i < count; i++) {
            // 处理数据...
            if(data[0] < 0) {
                continue;  // 安全！不会造成内存泄漏
            }
            // 处理更多数据...
        }
        // vector自动管理内存，离开作用域时自动释放
    }
};1.
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2. 条件分支导致的泄漏

在if或switch语句中提前返回，导致后面的delete无法执行。

class FileParser {
    char* buffer;
public:
    bool parseFile(const char* filename) {
        buffer = new char[1024];  // 分配缓冲区
        
        if(!openFile(filename)) {
            return false;  // 错误！提前返回忘记释放buffer
        }
        
        if(fileIsEmpty()) {
            return false;  // 这里也忘记释放buffer了！
        }
        
        // 正常处理...
        delete[] buffer;
        return true;
    }
};1.
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这就像你临时租了储物柜准备存东西，但发现东西带错了就直接回家了，完全忘记退租储物柜。别人也存不了了。

正确的做法：

class FileParser {
    // 方法1：使用智能指针
    std::unique_ptr<char[]> buffer;
    // 方法2：使用 string 
    string buffer;
public:
    
    bool parseFile(const char* filename) {
        buffer.reset(new char[1024]);  // C++11写法
        if(!openFile(filename)) {
            return false;  // 安全！buffer会自动释放
        }
        
        if(fileIsEmpty()) {
            return false;  // buffer也会自动释放
        }
        
        // 正常处理...
        return true;  // 离开函数时buffer自动释放
    }
    
    //方法2：使用 string 
    bool parseFile(const char* filename) {
        buffer.resize(1024);  // 预分配空间
        
        if(!openFile(filename)) {
            return false;  // 安全！string自动管理内存
        }
        
        if(fileIsEmpty()) {
            return false;  // string自动清理
        }
        
        // 正常处理...
        return true;  // string自动管理生命周期
    }
};1.
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3. 异常处理不当

在可能抛出异常的代码后面写delete，导致异常发生时内存泄漏。

class DataHandler {
public:
    void processData() {
        int* data = new int[1000];  // 分配大量内存
        
        // 可能抛出异常的操作
        doRiskyOperation();  // 如果这里抛异常
        
        delete[] data;       // 这行代码永远不会执行到！
    }
    
    void doRiskyOperation() {
        if(rand() % 2 == 0) {
            throw std::runtime_error("操作失败");
        }
    }
};1.
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正确的做法：

class DataHandler {
public:
    void processData() {
        std::unique_ptr<int[]> data(new int[1000]);
        // 即使发生异常，data也会被正确释放
        doRiskyOperation();
        
        // 正常处理数据...
    }
    
    void doRiskyOperation() {
        if(rand() % 2 == 0) {
            throw std::runtime_error("操作失败");
        }
    }
};1.
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💡 小贴士：

在循环中确保内存分配和释放在同一迭代中完成，或者使用智能指针来替代手动管理。
在条件分支或异常中使用智能指针避免提前返回造成的泄漏。

三、类和对象相关

1. 类成员管理不当

(1) 忘记实现析构函数

class MusicPlayer {
    int* buffer;       // 音频缓冲区
    char* songName;    // 歌曲名
public:
    MusicPlayer(const char* name) {
        buffer = new int[10000];          // 分配缓冲区
        songName = new char[strlen(name) + 1];  // 分配歌名空间
        strcpy(songName, name);
    }
    // 糟糕，忘记写析构函数了！
};

void playMusic() {
    MusicPlayer* player = new MusicPlayer("最爱的歌.mp3");
    delete player;  // 只删除了对象，buffer和songName的内存都泄漏了
}1.
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正确做法：

// 方法一:使用vector和string
class MusicPlayer {
    std::vector<int> buffer;      
    std::string songName;         
public:
    MusicPlayer(const char* name) :
        buffer(10000),            // 预分配10000个整数空间
        songName(name)            // 直接从const char*构造string
    {
        // 不需要手动拷贝，string构造函数已经处理好了
    }
    // 同样不需要析构函数，vector和string会自动清理
};

// 方法二：使用智能指针
class MusicPlayer {
    std::unique_ptr<int[]> buffer;  
    std::unique_ptr<char[]> songName;
public:
    MusicPlayer(const char* name) :
        buffer(new int[10000]),
        songName(new char[strlen(name) + 1]) 
    {
        strcpy(songName.get(), name);
    }
    // 不需要手动写析构函数，智能指针会自动处理清理工作
};1.
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(2) 忘记遵循"三/五法则"

"三法则"是说：如果你需要自定义析构函数、拷贝构造函数和拷贝赋值运算符中的任何一个，你就需要自定义全部三个。

"五法则"是在三法则基础上增加了移动构造函数和移动赋值运算符。

class PhotoAlbum {
    char* title;
    int* photos;
public:
    PhotoAlbum(const char* name) {
        title = new char[strlen(name) + 1];
        strcpy(title, name);
        photos = new int[1000];
    }
    ~PhotoAlbum() {
        delete[] title;
        delete[] photos;
    }
    // 糟糕，忘记写拷贝构造函数了！
};

void processAlbum() {
    PhotoAlbum album1("假日相册");
    PhotoAlbum album2 = album1;  // 浅拷贝！两个对象指向同一块内存
    // 程序结束时，同一块内存被删除两次，导致崩溃
}1.
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这就像你复制了一张房卡，结果两个人都以为自己是房间的主人。退房时两个人都去退房，酒店系统混乱了！

正确做法：

方法一：使用智能指针
class PhotoAlbum {
    std::unique_ptr<char[]> title;
    std::unique_ptr<int[]> photos;
public:
     PhotoAlbum(const char* name) : 
        title(new char[strlen(name) + 1]),  // 直接使用new
        photos(new int[1000])               // 直接使用new
        {
            strcpy(title.get(), name);
        }
    
    // 禁止拷贝，只允许移动
    PhotoAlbum(const PhotoAlbum&) = delete;
    PhotoAlbum& operator=(const PhotoAlbum&) = delete;
    
    // 移动构造和赋值是允许的
    PhotoAlbum(PhotoAlbum&&) = default;
    PhotoAlbum& operator=(PhotoAlbum&&) = default;
};

方法二：使用string和vector

class PhotoAlbum {
    std::string title;           // 替代 unique_ptr<char[]>
    std::vector<int> photos;     // 替代 unique_ptr<int[]>
public:
    PhotoAlbum(const char* name) : 
        title(name),             // 直接从const char*构造
        photos(1000)             // 预分配1000个整数空间
    {
        // 不需要手动拷贝，构造函数已经处理好了
    }
    
    // 关键区别：不再需要显式禁用拷贝或启用移动
    // string和vector已经实现了正确的拷贝和移动语义
};1.
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(3) 基类析构函数没有设置成虚函数

class Animal {
public:
    Animal() { /* 初始化代码 */ }
    ~Animal() { /* 释放基类资源 */ }  // 问题：非虚析构函数！
};

class Dog :public Animal {
    int* dogData;
public:
    Dog() { dogData = newint[100]; }  // 子类分配了额外内存
    ~Dog() { delete[] dogData; }      // 子类析构函数
};

void processAnimal() {
    Animal* pet = new Dog();  // 通过基类指针创建Dog对象
    // 使用pet...
    delete pet;  // 问题：只会调用Animal::~Animal()，不会调用Dog::~Dog()
                 // dogData内存泄漏！
}1.
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这就像一辆车（基类）上装了一个特殊设备（子类）。报废车辆时，回收站只按普通车处理，完全忽略了那个特殊设备。车是回收了，但特殊设备被遗忘在角落里，没人管！

正确做法：

class Animal {
public:
    Animal() { /* 初始化代码 */ }
    virtual ~Animal() { /* 释放基类资源 */ }  // 虚析构函数！
};

class Dog : public Animal {
    int* dogData;
public:
    Dog() { dogData = new int[100]; }
    ~Dog() override { delete[] dogData; }  // 会被正确调用
};1.
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2. 智能指针使用不当

(1) shared_ptr循环引用

class Person {
    std::string name;
    std::shared_ptr<Person> spouse;  // 配偶
public:
    Person(const string& n) : name(n) {}
    
    void marry(std::shared_ptr<Person> other) {
        spouse = other;
        other->spouse = std::shared_ptr<Person>(this);  // 循环引用！
    }
};

void createCouple() {
    auto jack = std::make_shared<Person>("Jack");
    auto rose = std::make_shared<Person>("Rose");
    jack->marry(rose);  // 之后即使函数结束，两个对象也不会被释放
}1.
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这就像两个图书馆管理员小张和小李互相管理对方的门禁卡。规定"只有没人管理我的门禁卡时我才能离职"，结果他们都离不了职——因为他们都在等对方先放弃管理自己的门禁卡！

正确做法：

class Person {
    std::string name;
    std::weak_ptr<Person> spouse;  // 使用weak_ptr避免循环引用
public:
    Person(const string& n) : name(n) {}
    
    void marry(std::shared_ptr<Person> other) {
        spouse = other;  // weak_ptr不会增加引用计数
        other->spouse = std::weak_ptr<Person>(
            std::shared_ptr<Person>(this)
        );
    }
};1.
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(2) 错误地将 this 指针传给 shared_ptr

class VideoPlayer {
public:
    void playInBackground() {
        // 错误！直接从this创建shared_ptr
        std::thread t(&VideoPlayer::play, 
            std::shared_ptr<VideoPlayer>(this)
        );
        t.detach();
    }
};

void watchVideo() {
    auto player = std::make_shared<VideoPlayer>();  // 第一个管理者
    player->playInBackground();  // 创建了第二个管理者！
}1.
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这就像一个包裹同时被贴了两张快递单，结果两家快递公司都来取件，每家都觉得自己负责这个包裹。最后包裹被处理了两次，系统混乱了！

正确做法：

class VideoPlayer : public std::enable_shared_from_this<VideoPlayer> {
public:
    void play() {
        std::thread t(&VideoPlayer::playThread, 
            shared_from_this()  // 正确的方式
        );
        t.detach();
    }
};1.
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(3) shared_ptr和普通指针混用

class ResourceManager {
    std::shared_ptr<Resource> res;
public:
    void process() {
        Resource* raw = res.get();  // 获取原始指针
        delete raw;                 // 错误！不应该手动删除
        // shared_ptr还会再次删除，导致双重释放
    }
};1.
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这就像一个文件既放在了自动备份系统里，又交给你手动管理。你手动删除了文件，自动系统又尝试删除一次，结果整个系统崩溃了！

正确做法：

class ResourceManager {
    std::shared_ptr<Resource> res;
public:
    void process() {
        // 只使用shared_ptr接口，不要手动管理内存
        res->doSomething();
        // 让shared_ptr自动处理清理工作
    }
};1.
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💡 小贴士：

使用智能指针时，优先考虑unique_ptr，只有在确实需要共享所有权时才使用shared_ptr
如果遇到循环引用，考虑使用weak_ptr打破循环
绝不要手动删除智能指针管理的资源
如果类需要在内部使用this的shared_ptr，应该继承enable_shared_from_this
现代C++中，建议使用= delete显式禁用拷贝，而不是依赖编译器生成
在有继承关系的类设计中，基类析构函数建议设置成虚函数，防止内存泄漏。

四、容器和数据结构

1. 容器清理不完整

(1) 指针容器未释放元素

class ImageGallery {
    std::vector<Image*> images;
public:
    void addImage(const std::string& filename) {
        images.push_back(new Image(filename));
    }
    
    ~ImageGallery() {
        images.clear();  // 错误！只清空了容器，没有释放Image对象
    }
};1.
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这就像你有一个相册，里面贴着各种照片的位置信息。当你扔掉相册时，只是扔掉了目录，但照片还散落在各处，没人知道它们在哪里，也没人能清理它们！

正确做法：

class ImageGallery {
    std::vector<std::unique_ptr<Image>> images;
public:
    void addImage(const std::string& filename) {
        images.push_back(std::unique_ptr<Image>(new Image(filename)));
        // 或者使用
        // images.emplace_back(new Image(filename));
    }
    
    // 不需要析构函数，vector销毁时会自动释放所有unique_ptr
};1.
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(2) 嵌套容器的内存泄漏

class ChessGame {
    // 棋盘：8x8的格子，每个格子可能有一个棋子
    std::vector<std::vector<ChessPiece*>> board;
public:
    ChessGame() {
        // 初始化8x8的棋盘
        board.resize(8);
        for(auto& row : board) {
            row.resize(8, nullptr);
        }
    }
    
    void placePiece(int row, int col, PieceType type) {
        board[row][col] = new ChessPiece(type);
    }
    
    ~ChessGame() {
        // 只清空了外层vector，内层的指针都泄漏了
        board.clear();
    }
};1.
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这就像你有一个多层文件柜，每层有多个抽屉，抽屉里放着文件。你只是把文件柜搬走了，但没有清空每个抽屉里的文件，这些文件就永远丢在抽屉了，占空间！

正确做法：

class ChessGame {
    // 使用智能指针管理棋子
    std::vector<std::vector<std::unique_ptr<ChessPiece>>> board;
public:
    ChessGame() {
        board.resize(8);
        for(auto& row : board) {
            row.resize(8);  // unique_ptr默认初始化为nullptr
        }
    }
    void placePiece(int row, int col, PieceType type) {
       board[row][col].reset(new ChessPiece(type));  // C++11写法，用reset代替make_unique
   }
    
    // 不需要析构函数，嵌套容器会自动清理
};1.
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(3) 关联容器的内存泄漏

class Dictionary {
    std::map<std::string, Definition*> words;
public:
    void addWord(const std::string& word, const std::string& meaning) {
        words[word] = new Definition(meaning);
    }
    
    ~Dictionary() {
        // 只是清除了map，但Definition对象仍然泄漏
        words.clear();
    }
};1.
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这就像你有一本地址簿，记录着朋友的名字和住址。当你扔掉地址簿时，朋友的房子并不会消失，它们仍然占着地方，但你再也找不到它们了！

正确做法：

class Dictionary {
    std::map<std::string, std::unique_ptr<Definition>> words;
public:
    void addWord(const std::string& word, const std::string& meaning) {
        words[word].reset(new Definition(meaning));
        // 或者
        // words[word] = std::unique_ptr<Definition>(new Definition(meaning));
    }
    
    // 不需要手动清理，map销毁时会处理所有Definition
};1.
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2. 自定义数据结构管理不当

(1) 链表节点删除不完整

struct ListNode {
    int data;
    ListNode* next;
    
    ListNode(int val) : data(val), next(nullptr) {}
};

class LinkedList {
    ListNode* head;
public:
    LinkedList() : head(nullptr) {}
    
    void append(int val) {
        //追加节点
        // ...
        current->next = new ListNode(val);
    }
    
    ~LinkedList() {
        // 错误！只删除了头节点，其他节点全部泄漏
        delete head;
    }
};1.
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这就像一列火车，你只把火车头拖走了，但所有车厢还连在一起停在铁轨上，无人认领也无法移动！

正确做法：

class LinkedList {
    ListNode* head;
public:
    LinkedList() : head(nullptr) {}
    
    void append(int val) {
        // 同上...
    }
    
    ~LinkedList() {
        // 正确做法：遍历删除所有节点
        ListNode* current = head;
        while(current) {
            ListNode* next = current->next;
            delete current;
            current = next;
        }
    }
};1.
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(2) 树结构的部分清理

struct TreeNode {
    int value;
    TreeNode* left;
    TreeNode* right;
    
    TreeNode(int v) : value(v), left(nullptr), right(nullptr) {}
};

class BinaryTree {
    TreeNode* root;
public:
    // 省略添加节点的代码...
    
    ~BinaryTree() {
        // 错误！只删除了根节点，所有子节点都泄漏了
        delete root;
    }
};1.
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这就像你砍倒了一棵大树，但只清理了主干，所有的树枝和树叶都散落在地上没人清理！随着时间推移，这些树枝树叶占据了越来越多的空间。

正确做法：

class BinaryTree {
    TreeNode* root;
    
    // 递归删除节点及其所有子节点
    void deleteSubtree(TreeNode* node) {
        if(!node) return;
        
        // 先删除左右子树
        deleteSubtree(node->left);
        deleteSubtree(node->right);
        
        // 再删除当前节点
        delete node;
    }
    
public:
    // 省略添加节点的代码...
    
    ~BinaryTree() {
        deleteSubtree(root);
    }
};1.
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(3) 图结构的内存泄漏

struct GraphNode {
    int id;
    std::vector<GraphNode*> neighbors;
    
    GraphNode(int i) : id(i) {}
};

class Graph {
    std::vector<GraphNode*> nodes;
public:
    void addNode(int id) {
        nodes.push_back(new GraphNode(id));
    }
    
    void addEdge(int from, int to) {
        // 简化代码，假设节点一定存在
        GraphNode* fromNode = findNode(from);
        GraphNode* toNode = findNode(to);
        fromNode->neighbors.push_back(toNode);
    }
    
    ~Graph() {
        // 错误！只删除了节点，没有处理节点内部的邻居容器
        for(auto* node : nodes) {
            delete node;
        }
    }
};1.
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这就像一个社交网络，每个人有很多好友连接。当你退出的时候，只删除了账号，但所有的好友关系还保存在系统中，占用着大量空间却无法访问！

正确做法：

class Graph {
    std::vector<std::unique_ptr<GraphNode>> nodes;
public:
    void addNode(int id) {
        nodes.push_back(std::unique_ptr<GraphNode>(new GraphNode(id)));
    }
    
    void addEdge(int from, int to) {
        GraphNode* fromNode = findNode(from);
        GraphNode* toNode = findNode(to);
        // 只存储原始指针作为引用，不负责释放
        fromNode->neighbors.push_back(toNode);
    }
    
    // 不需要析构函数，vector会自动释放所有节点
};1.
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💡 小贴士：

容器存储指针时，优先使用智能指针
对于嵌套容器，每一层都需要考虑内存管理
清理复杂数据结构时，记住要递归地清理所有子节点

五、系统资源相关

1. 文件操作相关

(1) 打开文件后未关闭

class LogManager {
public:
    void writeLog(const std::string& message) {
        FILE* logFile = fopen("app.log", "a");
        if(logFile) {
            fprintf(logFile, "%s\n", message.c_str());
            // 糟糕，忘记调用fclose(logFile)了！
        }
    }
};1.
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这就像大家去图书馆借书，看完后直接放在家里书架上，既没还给图书馆，其他人也借不到这本书。时间久了，图书馆的书越来越少，最后没书可借！

正确做法：

class LogManager {
public:
    void writeLog(const std::string& message) {
        // 使用智能指针(带有自定义删除器)管理文件资源
        std::unique_ptr<FILE, decltype(&fclose)> logFile(
            fopen("app.log", "a"), fclose
        );
        
        if(logFile) {
            fprintf(logFile.get(), "%s\n", message.c_str());
            // 离开作用域时自动调用fclose
        }
    }
};1.
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(2) 异常导致文件未关闭

void analyzeData(const std::string& filename) {
    FILE* file = fopen(filename.c_str(), "r");
    if(!file) return;
    
    char line[1024];
    while(fgets(line, sizeof(line), file)) {
        if(somethingWrong()) {
            throw std::runtime_error("处理出错");  // 异常发生时，fclose不会被调用
        }
    }
    
    fclose(file);  // 如果发生异常，这行永远不会执行
}1.
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正确做法：

void analyzeData(const std::string& filename) {
    // 使用RAII，文件流对象自动管理
    std::ifstream file(filename);
    if(!file.is_open()) return;
    
    std::string line;
    while(std::getline(file, line)) {
        // 即使抛出异常，file也会自动关闭
        processLine(line);
    }
    
    // 不需要手动close，离开作用域自动关闭
}1.
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2. 网络资源未释放

(1) 套接字(Socket)未关闭

class SimpleServer {
    int serverSocket;
public:
    void start() {
        serverSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
        // 配置socket...
        bind(serverSocket, ...);
        listen(serverSocket, ...);
        
        while(true) {
            int clientSocket = accept(serverSocket, ...);
            if(checkError()) {
                return;  // 错误！在错误情况下未关闭serverSocket
            }
            
            // 处理客户端连接...
            close(clientSocket);  // 关闭客户端socket
        }
        
        close(serverSocket);
    }
};1.
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这就像你在公共会议大厅预定了一个固定的会议频道进行视频会议，突然遇到技术问题就直接离开了，却没有释放这个频道。系统中的可用频道越来越少，其他用户无法建立新的会议，而那些被占用的频道却空无一人！

正确做法：

class SimpleServer {
    class SocketGuard {
        int fd;
    public:
        SocketGuard(int socket) : fd(socket) {}
        ~SocketGuard() { if(fd >= 0) close(fd); }
        int get() const { return fd; }
    };
    
    SocketGuard serverSocket;
public:
    void start() {
        serverSocket = SocketGuard(socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0));
        // 配置socket...
        bind(serverSocket.get(), ...);
        listen(serverSocket.get(), ...);
        
        while(true) {
            SocketGuard clientSocket(accept(serverSocket.get(), ...));
            if(checkError()) {
                return;  // 安全！serverSocket会自动关闭
            }
            
            // 处理客户端连接...
            // clientSocket离开作用域自动关闭
        }
        
        // serverSocket离开作用域自动关闭
    }
};1.
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(2) 数据库连接未关闭

void queryDatabase() {
    DBConnection* conn = DBConnection::open("db_server");
    // 执行查询...
    
    if(queryFailed()) {
        return;  // 错误！连接未关闭
    }
    
    conn->close();
    delete conn;
}1.
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正确做法：

void queryDatabase() {
    // 使用智能指针和自定义删除器
    std::unique_ptr<DBConnection, std::function<void(DBConnection*)>> conn(
        DBConnection::open("db_server"),
        [](DBConnection* c) { 
            if(c) {
                c->close();
                delete c;
            }
        }
    );
    
    // 执行查询...
    if(queryFailed()) {
        return;  // 安全！conn会自动清理
    }
    
    // 不需要手动关闭，离开作用域自动处理
}1.
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3. 系统资源未释放

(1) 互斥量（Mutex）未销毁

class ThreadSafeCounter {
    int count;
    pthread_mutex_t mutex;
public:
    ThreadSafeCounter() {
        count = 0;
        pthread_mutex_init(&mutex, NULL);
    }
    
    void increment() {
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        count++;
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
    }
    
    // 错误！忘记在析构函数中销毁mutex
};1.
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这就像你在办公室装了个特殊的门锁，离职时却没有拆除。新员工无法使用这个办公室，因为锁还在但钥匙已经丢失！

正确做法：

class ThreadSafeCounter {
    int count;
    std::mutex mutex;  // 使用C++标准库的mutex
public:
    ThreadSafeCounter() : count(0) {}
    
    void increment() {
        std::lock_guard<std::mutex> lock(mutex);
        count++;
        // 锁会在离开作用域时自动释放
    }
    
    // 不需要手动销毁，mutex会自动清理
};1.
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(2) 动态加载的库未卸载

void loadPlugin() {
    void* handle = dlopen("plugin.so", RTLD_LAZY);  // 加载动态库
    if(!handle) return;  // 加载失败直接返回，没问题
    
    // 获取函数指针
    void (*func)() = (void(*)())dlsym(handle, "pluginFunction");
    if(!func) {
        return;  // 错误！在这里直接返回，忘记调用dlclose(handle)导致库资源泄漏
    }
    
    // 使用插件...
    func();
    
    dlclose(handle);  // 正常路径会释放资源，但错误路径不会
}1.
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正确做法：

class DynamicLibrary {
    void* handle;
public:
    DynamicLibrary(constchar* path) : handle(dlopen(path, RTLD_LAZY)) {}
    ~DynamicLibrary() { if(handle) dlclose(handle); }
    
    void* getSymbol(const char* name) {
        return handle ? dlsym(handle, name) : nullptr;
    }
    
    bool isLoaded() const { return handle != nullptr; }
};

void loadPlugin() {
    // 使用RAII包装动态库
    DynamicLibrary plugin("plugin.so");
    if(!plugin.isLoaded()) return;
    
    // 获取函数指针
    void (*func)() = (void(*)())plugin.getSymbol("pluginFunction");
    if(!func) {
        return;  // 安全！plugin会自动卸载
    }
    
    // 使用插件...
    func();
    
    // 不需要手动卸载，离开作用域自动处理
}1.
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4. 其他系统资源泄漏

(1) 共享内存区域未解除映射

void useSharedMemory() {
    // 打开共享内存
    int fd = shm_open("/myshm", O_RDWR, 0666);
    if(fd == -1) return;
    
    // 映射到进程空间
    void* addr = mmap(NULL, 4096, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
    if(addr == MAP_FAILED) {
        close(fd);
        return;
    }
    
    // 使用共享内存...
    
    if(processError()) {
        close(fd);
        return;  // 错误！忘记调用munmap解除映射
    }
    
    // 清理资源
    munmap(addr, 4096);
    close(fd);
}1.
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这就像你在一块公共白板上保留了一块区域做笔记，中途放弃了，却没有擦除标记。这块区域既不能被你继续使用，其他人看到你的标记也不敢使用，白板空间就这样被白白浪费了！

正确做法：

class SharedMemory {
    int fd;
    void* addr;
    size_t size;
public:
    SharedMemory(constchar* name, size_t sz) : 
        fd(-1), addr(MAP_FAILED), size(sz) {
        fd = shm_open(name, O_RDWR, 0666);
        if(fd != -1) {
            addr = mmap(NULL, size, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
        }
    }
    
    ~SharedMemory() {
        if(addr != MAP_FAILED) munmap(addr, size);
        if(fd != -1) close(fd);
    }
    
    void* get() const { return addr; }
    bool isValid() const { return fd != -1 && addr != MAP_FAILED; }
};

void useSharedMemory() {
    // 使用RAII管理共享内存
    SharedMemory shm("/myshm", 4096);
    if(!shm.isValid()) return;
    
    // 使用共享内存...
    if(processError()) {
        return;  // 安全！shm会自动清理
    }
    
    // 不需要手动清理，离开作用域自动处理
}1.
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💡 小贴士

对于系统资源，尽量使用RAII技术自动管理生命周期
可以编写简单的资源包装类，或使用智能指针配合自定义删除器
C++标准库已经提供了许多资源管理类(如std::fstream, std::mutex)，优先使用它们
对于不同类型的系统资源，记住它们特定的清理函数(close, dlclose, munmap等)
特别注意异常安全，确保发生异常时资源能被正确释放

六、多线程场景

1. 线程资源管理

(1) 线程对象未正确释放

class DownloadManager {
    std::vector<pthread_t> threads;
public:
    void downloadFile(const std::string& url) {
        pthread_t thread;
        if(pthread_create(&thread, nullptr, downloadThread, 
                         newstd::string(url)) == 0) {
            threads.push_back(thread);
        }
    }
    
    // 错误！析构函数中没有等待线程结束
    ~DownloadManager() {
        // 线程还在运行，但DownloadManager已经销毁
    }
};1.
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正确做法：

class DownloadManager {
    std::vector<std::thread> threads;  // 使用C++标准线程
public:
    void downloadFile(const std::string& url) {
        threads.emplace_back([url]() {
            // 下载逻辑...
        });
    }
    
    ~DownloadManager() {
        // 等待所有线程完成
        for(auto& thread : threads) {
            if(thread.joinable()) {
                thread.join();
            }
        }
    }
};1.
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(2) 线程局部存储(TLS)未清理

// 线程局部存储
thread_localchar* buffer = nullptr;  // 每个线程的临时缓冲区

void workerThread(int threadId) {
    // 每个线程创建自己的缓冲区
    buffer = new char[100];
    sprintf(buffer, "线程%d的数据", threadId);
    
    // 线程工作...
    std::cout << "正在处理: " << buffer << std::endl;
    
    // 线程结束，但忘记释放缓冲区
    // 应该 delete[] buffer，但忘记了
}

void startWorkers() {
    std::vector<std::thread> threads;
    // 创建5个工作线程
    for(int i = 0; i < 5; i++) {
        threads.emplace_back(workerThread, i);
    }
    
    // 等待所有线程结束
    for(auto& t : threads) {
        t.join();
    }
    // 5个线程的缓冲区都泄漏了！
}1.
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这就像100个员工各自领取了一套工具，下班时全都忘记归还。公司损失了100套工具，而这些工具散落各处无人知晓！

正确做法：

// 使用智能指针自动管理缓冲区
thread_localstd::unique_ptr<char[]> buffer;

void workerThread(int threadId) {
    buffer.reset(new char[100]);
    // 或者直接赋值
    // buffer = std::unique_ptr<char[]>(new char[100]);
    
    sprintf(buffer.get(), "线程%d的数据", threadId);
    
    // 线程工作...
    std::cout << "正在处理: " << buffer.get() << std::endl;
    
    // 线程结束时，智能指针自动释放缓冲区
}1.
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或者更简单的方式：

// 直接使用string作为缓冲区
thread_local std::string buffer;

void workerThread(int threadId) {
    // 直接使用string，不需要管理内存
    buffer = "线程" + std::to_string(threadId) + "的数据";
    
    // 线程工作...
    std::cout << "正在处理: " << buffer << std::endl;
    
    // 线程结束时，string自动清理
}1.
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2. 回调函数相关

(1) 动态分配的回调函数对象未释放

class TimerSystem {
    using Callback = void(*)(void*);
    struct CallbackInfo {
        Callback func;
        void* userData;
    };
    
    std::vector<CallbackInfo*> callbacks;
public:
    void registerCallback(Callback cb, void* data) {
        CallbackInfo* info = new CallbackInfo{cb, data};
        callbacks.push_back(info);
    }
    
    void cleanup() {
        // 错误！只是清空vector，没有释放CallbackInfo对象
        callbacks.clear();
    }
};1.
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正确做法：

class TimerSystem {
    using Callback = std::function<void()>;
    std::vector<std::unique_ptr<Callback>> callbacks;
public:
    void registerCallback(Callback cb) {
        // 先创建unique_ptr，再push_back
        std::unique_ptr<Callback> callbackPtr(new Callback(std::move(cb)));
        callbacks.push_back(std::move(callbackPtr));
    }
    
    // 不需要手动清理，vector销毁时会自动释放所有回调对象
};1.
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(2) 异步操作中的内存泄漏

void processAsyncRequest(const Request& req) {
    auto* context = new RequestContext(req);
    
    std::thread([context]() {
        // 异步处理请求...
        
        if(requestFailed()) {
            // 错误！异步线程退出，但忘记删除context
            return;
        }
        
        // ...继续处理
        delete context;
    }).detach();  // 分离线程，无法控制其生命周期
}1.
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这就像你把一项重要任务委托给助手后就不管了，但助手遇到问题可能中途放弃任务。既没有完成工作，也没有归还工作材料，而你已经失去了与助手的联系！

正确做法：

void processAsyncRequest(const Request& req) {
    // 使用shared_ptr自动管理上下文
    auto context = std::make_shared<RequestContext>(req);
    
    std::thread([context]() {
        // 异步处理请求...
        
        if(requestFailed()) {
            return;  // 安全！context会自动释放
        }
        
        // ...继续处理
        // 不需要手动删除，shared_ptr会自动处理
    }).detach();
}1.
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💡 小贴士：

在多线程环境中，总是使用RAII和智能指针来管理资源
注意线程的生命周期管理，确保用join()或detach()处理所有线程
避免使用原始指针传递数据给线程，优先使用值传递或智能指针
线程局部存储也需要注意内存管理，同样可以使用智能指针
使用标准库的线程工具(std::thread, std::mutex)而非底层API
异步操作尤其要注意资源管理，因为生命周期更难追踪

七、框架和组件集成

1. 跨模块资源管理

(1) 在一个模块分配内存，在另一个模块释放

// 模块A (render_engine.dll)
extern "C" void* createTexture(int width, int height) {
    return new Texture(width, height);  // A模块分配内存
}

// 模块B (game_logic.dll)
void loadGameAssets() {
    void* texture = createTexture(1024, 768);
    // ...使用texture...
    free(texture);  // 错误！B模块用错误的方式释放A模块分配的内存
}1.
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这就像两个不同部门合作一个项目：市场部门租了场地，但让技术部门去退租。技术部门不知道具体租约细节，不知道怎么退，结果场地费用一直在计费！

正确做法：

// 模块A (render_engine.dll)
extern "C" void* createTexture(int width, int height) {
    return new Texture(width, height);
}

extern "C" void destroyTexture(void* texture) {  // 提供配对的释放函数
    delete static_cast<Texture*>(texture);
}

// 模块B (game_logic.dll)
void loadGameAssets() {
    void* texture = createTexture(1024, 768);
    // ...使用texture...
    destroyTexture(texture);  // 使用正确的释放函数
}1.
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(2) 模块间接口约定不清

// 第三方库
struct Buffer {
    void* data;
    size_t size;
};

Buffer* lib_create_buffer(size_t size);  // 文档没说明谁负责释放

// 应用代码
void processData() {
    Buffer* buf = lib_create_buffer(1024);
    // 使用buf...
    
    // 不确定是否应该释放，最终没有释放
    // 实际上应该释放但没说明，导致泄漏
}1.
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正确做法：

// 第三方库应该明确文档
Buffer* lib_create_buffer(size_t size);  // 调用者负责通过lib_free_buffer释放
void lib_free_buffer(Buffer* buf);       // 配套的释放函数

// 更好的方式：使用智能指针和自定义删除器封装
std::unique_ptr<Buffer, decltype(&lib_free_buffer)> createSafeBuffer(size_t size) {
    return {lib_create_buffer(size), lib_free_buffer};
}

void processData() {
    auto buf = createSafeBuffer(1024);
    // 使用buf.get()...
    // 自动释放，不会泄漏
}1.
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2. 框架集成问题

(1) 回调函数的生命周期管理

// UI框架
class UIFramework {
public:
    using Callback = void(*)(void* userData);
    void registerClickHandler(Callback cb, void* userData);
};

// 应用代码
class Button {
    UIFramework* framework;
public:
    Button(UIFramework* fw) : framework(fw) {
        // 注册回调
        framework->registerClickHandler(onClickStatic, this);
    }
    
    // 析构时没有取消注册，框架可能会调用已销毁对象的回调
};1.
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正确做法：

class UIFramework {
public:
    using Callback = std::function<void()>;
    int registerClickHandler(Callback cb);  // 返回处理器ID
    void unregisterHandler(int handlerId);
};

class Button {
    UIFramework* framework;
    int handlerId;
public:
    Button(UIFramework* fw) : framework(fw) {
        // 使用lambda捕获this
        handlerId = framework->registerClickHandler(
            [this]() { this->onClick(); }
        );
    }
    
    ~Button() {
        framework->unregisterHandler(handlerId);  // 取消注册
    }
};1.
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(2) 插件系统的资源共享

// 主应用
class Application {
public:
    SharedResource* getResource() {
        return new SharedResource();  // 创建资源实例
    }
};

// 插件代码
void PluginFunction(Application* app) {
    SharedResource* res = app->getResource();
    // 使用资源...
    
    // 插件不确定是否应该释放资源
    // 主应用也不知道插件是否会释放
    // 结果没人释放，造成泄漏
}1.
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这就像公司总部给分部提供了共享打印机，但没说清楚谁负责维护。分部以为总部会处理，总部以为分部会负责，结果打印机故障无人修理，最终无法使用！

正确做法：

// 主应用
class Application {
public:
    std::shared_ptr<SharedResource> getResource() {
        // 使用引用计数管理生命周期
        return std::make_shared<SharedResource>();
    }
};

// 插件代码
void PluginFunction(Application* app) {
    auto res = app->getResource();
    // 使用资源...
    
    // 离开作用域时自动处理引用计数
    // 最后一个引用消失时资源自动释放
}1.
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3. 其他集成场景

(1) 异构内存管理

// C代码
char* c_create_string(const char* input) {
    char* result = malloc(strlen(input) + 1);
    strcpy(result, input);
    return result;
}

// C++代码
std::string processCString() {
    char* cstr = c_create_string("test");
    std::string result = cstr;
    delete cstr;  // 错误！用delete释放malloc分配的内存
    return result;
}1.
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这就像你从自助餐厅取了食物，却把餐盘放进了咖啡厅的回收处。两个系统不兼容，导致餐具混乱无法正确处理！

正确做法：

std::string processCString() {
    char* cstr = c_create_string("test");
    std::string result = cstr;
    free(cstr);  // 正确使用配对的释放函数
    return result;
}1.
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(2) 工厂模式中的内存泄漏

class WidgetFactory {
public:
    static Widget* createButton() {
        return new Button();
    }
    
    static Widget* createTextbox() {
        return new Textbox();
    }
    
    // 没有提供销毁方法，用户可能不知道如何正确释放
};

void createUI() {
    Widget* btn = WidgetFactory::createButton();
    // 使用btn...
    delete btn;  // 用户不确定是否这样释放正确
}1.
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正确做法：

class WidgetFactory {
public:
    static std::unique_ptr<Widget> createButton() {
        return std::unique_ptr<Widget>(new Button());
    }
    
    static std::unique_ptr<Widget> createTextbox() {
        return std::unique_ptr<Widget>(new Textbox());
    }
};

void createUI() {
    auto btn = WidgetFactory::createButton();
    // 使用btn.get()...
    // 自动管理生命周期，无需手动释放
}1.
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💡 小贴士：

跨模块接口始终明确资源的所有权和释放责任
使用智能指针管理跨边界资源
库的API应提供配对的分配/释放函数
对第三方库的接口进行RAII包装
保持分配和释放在同一个模块中进行
记录并遵循每个模块和框架的内存管理约定

总结：C++内存泄漏防范指南

通过本文的详细探讨，我们已经深入了解了C++中常见的内存泄漏场景。现在，让我们来总结一下关键的防范措施和最佳实践。

1. 内存泄漏的本质

内存泄漏本质上是"申请了但没有归还"的问题。就像借东西不还，时间长了，资源就会枯竭。在C++中，这个问题尤为突出，因为它赋予了程序员直接管理内存的权力，也因此带来了更大的风险。

2. 防范内存泄漏的核心策略

(1) 拥抱现代C++

优先使用智能指针（std::unique_ptr, std::shared_ptr）
利用RAII技术自动管理资源生命周期
使用标准容器(string、vector等)而非原始数组

(2) 遵循基本原则

确保资源的分配和释放在同一个作用域内
明确资源的所有权（谁分配，谁释放）
对于每个new都要有对应的delete
对于每个new[]都要有对应的delete[]
对于每个malloc都要有对应的free

(3) 特定场景防范措施

基础操作：减少直接使用裸指针，优先选择智能指针
控制流：所有执行路径都要考虑资源释放
类和对象：正确实现析构函数，遵循三/五法则
容器和数据结构：容器存储智能指针，递归清理复杂结构
系统资源：使用RAII包装器封装系统资源
多线程：注意线程生命周期和资源共享
组件集成：明确接口约定和资源释放责任

3. 检测与修复

预防固然重要，但检测也不可或缺：

使用内存泄漏检测工具（Valgrind, Visual Leak Detector等）
实施代码审查，重点关注资源管理
编写单元测试验证资源释放
持续监控应用内存使用情况

预告：这些检测方法听起来有点抽象？别担心！下一篇文章《内存泄漏如何检测？从原理到实战》将带你详细了解各种内存泄漏检测工具和技术，手把手教你如何发现并修复潜在的内存泄漏问题。敬请期待！

4. 终极建议

记住这句话："资源获取即初始化"（RAII）。这不仅是一种技术，更是一种思想 - 让资源的生命周期与对象的生命周期绑定，从而实现自动化的资源管理。

在现代C++中，直接使用new/delete的场景越来越少。好的C++代码应该几乎看不到这些关键字，而是通过智能指针和容器来间接管理内存。

就像一个整洁的家庭不需要天天打扫，一个设计良好的C++程序也不需要时刻担心内存泄漏 - 因为良好的架构已经从根本上预防了这些问题。

5. 寄语

希望通过本文的学习，你能够在C++内存管理的道路上走得更加从容。内存泄漏并不可怕，可怕的是不了解它、不重视它。掌握了这些知识和技巧，你就能写出更健壮、更高效的C++程序。

记住：优秀的C++程序员不是能修复所有内存泄漏的人，而是能从设计上预防大多数内存泄漏的人！