std::queue 中遇到释放内存错误的问题

项目上有个需求要用到 std::queue 顺序处理消息事件

简单的示例如下：

struct MyEvent {
  MyEvent() { event_ = CreateEvent(nullptr, 0, 0, 0); }

  ~MyEvent() { std::cout << "MyEvent deconstruct" << std::endl; }

  void Run() {
    if (event_ != nullptr) {
      SetEvent(event_);
    }
  }
 private:
  HANDLE event_;
};

int main() {
  std::queue<MyEvent> my_event_queue;

  HANDLE event = CreateEvent(nullptr, 0, 0, 0);

  for (int i = 0; i < 3; i++) {
    auto task = new MyEvent();
    my_event_queue.push(*task);
  }

  while (!my_event_queue.empty()) {
    auto my_event = &my_event_queue.front();
    my_event_queue.pop();
    delete my_event;
  }

  return 0;
}

　　

测试案例上，我在队列 my_event_queue 上一共 push 了三次对象，随后使用 while 和 front 循环拿到队列中对象的地址并 pop

问题就是出在 delete my_event 上，理论上 std::queue 并不负责对象的析构，就是说你 new 的对象需要自己去 delete，所以我每 pop 一个对象出来后都 delete 一下

然后在 while 循环到第二次时就出现了 abort，一看内存，发现第二次 delete 时的内存是未分配的，故触发了 abort

从截图可以看出，句柄的大小是 4 个字节，也就是说在内存中分配是三个红框标出的地方，按照设想，每一次 delete 都应该抹除 4 个字节的内存区域，也就是第一次抹除第一个红框，第二次抹除第二个红框..

但实际上第一次 delete 就抹除了 20 个字节的内存长度，也就导致了第二次 delete 是访问到了未分配的内存

后续研究发现是因为 push 的时候传的是值而不是指针，导致 std::queue 调用了拷贝构造函数（没有显式定义拷贝构造函数就会调用默认的），所以队列中其实是保存的副本

每一次 pop 时都会主动析构掉副本，本体是不受影响的（需要我们手动 delete），故我们只是拿到了副本的指针并在 pop 后又 delete 了，此时的地址已经是悬空指针了，行为是不确定的

需要注意的是，20 个字节是队列的默认大小

怎么解决呢？

我们可以提前声明一个数组，里面放置 new 后的地址，在最后使用完毕后，依次 delete

MyEvent* task[3];
for (int i = 0; i < 3; i++) {
  task[i] = new MyEvent();
  my_event_queue.push(*task[i]);
  auto task = new MyEvent();
  my_event_queue.push(*task);
}

...

// 此处只是方便测试
delete task[0];
delete task[1];
delete task[2];

　

当然更好的办法是使用智能指针来保证自动释放内存 std::queue<std::unique_ptr<MyEvent>> my_event_queue;

示例：

#include <Windows.h>
#include <synchapi.h>

#include <iostream>
#include <memory>
#include <queue>

struct MyEvent {
  MyEvent() { event_ = CreateEvent(nullptr, 0, 0, 0); }

  // 添加移动构造函数
  MyEvent(MyEvent&& other) : event_(other.event_) { other.event_ = nullptr; }

  ~MyEvent() {
    if (event_ != nullptr) {
      CloseHandle(event_);  // 显式关闭句柄
    }
    std::cout << "MyEvent deconstruct" << std::endl;
  }

  void Run() {
    if (event_ != nullptr) {
      SetEvent(event_);
    }
  }

 private:
  HANDLE event_;
};

int main() {
  std::queue<std::unique_ptr<MyEvent>> my_event_queue;

  for (int i = 0; i < 3; i++) {
    auto task = std::make_unique<MyEvent>();
    my_event_queue.push(std::move(task));  // 使用 std::move 将对象放入队列
  }

  while (!my_event_queue.empty()) {
    auto& my_event = my_event_queue.front();
    my_event->Run();
    my_event_queue.pop();
  }

  return 0;
}