面试题：C++指针运算与内存管理的结合

Question

已知有一个自定义类`class MyClass { int data; public: MyClass(int d) : data(d) {} };`，在堆上创建一个`MyClass`对象数组`MyClass *objArr = new MyClass[3]{MyClass(1), MyClass(2), MyClass(3)};`。定义一个指针`MyClass *ptr = objArr;`，对`ptr`进行一些运算，如`ptr += 1;`，最后要正确释放`objArr`所指向的内存，应该如何操作？请写出完整代码，并解释每一步的作用，同时说明在这个过程中可能会出现的内存泄漏风险及如何避免。

Answer 1

#include <iostream>

class MyClass {
    int data;
public:
    MyClass(int d) : data(d) {}
};

int main() {
    // 在堆上创建一个MyClass对象数组
    MyClass *objArr = new MyClass[3]{MyClass(1), MyClass(2), MyClass(3)};
    // 定义一个指针指向objArr
    MyClass *ptr = objArr;
    // 指针运算
    ptr += 1;

    // 正确释放objArr所指向的内存
    delete[] objArr;

    return 0;
}

1. 类定义：
   • class MyClass定义了一个自定义类，包含一个私有成员变量data，并通过构造函数MyClass(int d)初始化data。
2. 对象数组创建：
   • MyClass *objArr = new MyClass[3]{MyClass(1), MyClass(2), MyClass(3)};在堆上创建了一个包含3个MyClass对象的数组，并使用初始化列表对这3个对象进行初始化。
3. 指针定义与运算：
   • MyClass *ptr = objArr;定义了一个指针ptr，并使其指向objArr所指向的数组起始位置。
   • ptr += 1;使ptr指向数组中的第二个对象。注意，这里ptr虽然移动了，但objArr指向的位置并未改变。
4. 内存释放：
   • delete[] objArr;正确释放objArr所指向的数组内存。这里必须使用delete[]，因为objArr指向的是一个数组，如果使用delete objArr;，会导致内存泄漏，因为这样只会释放objArr指向的第一个对象的内存，而数组中其他对象的内存没有被释放。

内存泄漏风险及避免方法：

• 风险：如果使用delete objArr;而不是delete[] objArr;，会造成内存泄漏。因为delete只会调用objArr指向对象的析构函数，而不会调用数组中其他对象的析构函数，从而导致其他对象占用的内存无法释放。
• 避免方法：始终使用delete[]来释放通过new[]分配的数组内存，使用delete来释放通过new分配的单个对象内存，以此确保所有动态分配的内存都能被正确释放。