C++内存分配方式——小结

1 内存分配方式

内存分配方式有如下三种：

1. 从静态存储区域分配。内存在程序编译的时候就分配好了，这些内存在整个程序运行期间都存在，如全局变量、static变量等等。
2. 在堆栈上分配。在函数执行期间，函数形参、函数内局部变量的存储单元都置于堆栈上，函数调用结束后自动从堆栈上释放。
3. 从堆（heap）或自由存储空间分配，也叫动态内存分配。程序运行期间使用malloc()或new申请内存，使用free()或delete释放内存。

一般的原则是：如果使用堆栈和静态存储就能够满足应用需求，就不要使用动态存储。因为，在堆上动态分配内存需要很多额外开销。

2 常见的内存错误及其对策

1. 内存分配未成功就使用了它——在使用内存之前检查指针是否为NULL。
2. 内存分配虽然成功，但是尚未初始化就使用了它——建立初始化意识。
3. 内存分配成功并且初始化，但是操作越过了内存的边界。
4. 忘记释放内存或只释放了部分内存，造成内存泄漏。另外动态内存的申请和释放必须匹配。
5. 释放了内存还在继续使用它。
   • 使用free()或者delete释放了内存之后，没有把指针设置为NULL，产生“野指针”。
   • 函数return返回指向堆栈内存的指针或引用，因为该函数结束时会自动销毁。
   • 多次释放同一块内存。

3 指针参数传递内存

如果函数的参数是一个指针，不要使用它去申请一块内存。因为编译器总是为函数的实参制作临时副本，指针p的副本_p值一样，因此指向同一块内存。但是如果使用_p来申请内存，p指向的内存则完全没有改变，反而在函数结束后造成内存的泄漏。

4 free和delete与指针

free()和delete只是把指针所指向的内存释放掉，并没有把指针本身删掉，大多数情况下p指向的地址仍不变，变成了“野指针”。

• 指针消亡了不代表指针指向的内容消亡了。
• 内存被释放了不代表指针消亡了或变成NULL。

“野指针”有以下的成因

• 没有初始化指针变量。
• 指针被free()或者delete之后，没有置为NULL。
• 指针超越了变量的作用范围

5 malloc/free和new/delete

malloc()与free()是C++/C语言的标准库函数，new/delete是C++的运算符，它们都可以动态申请和释放内存。

对于非内部数据类型（如ADT/UDT）的对象而言，使用malloc()与free()无法满足要求：对象创建自动调用构造函数，对象销毁自动调用析构函数。由于malloc()与free()是库函数不是运算符，不在编译器控制权限之内，因此C++语言使用new/delete。

6 malloc/free使用要点

函数malloc原型如下：

void *malloc(size_t size);

例如申请一块长度为n的整型数组的内存：

int *p = (int *)malloc(sizeof(int) * n);

• malloc()函数返回值的类型是void *，所以在调用malloc要显式地进行类型转换。
• malloc()只关心内存的总字数，不知道要申请的内存是什么类型，使用sizeof运算符计算类型的大小。

函数free的原型如下：

void free(void * memblock);

7 new的3种使用方式

new有3种使用方式：plain new、nothrow new、placement new。

• plain new：普通的new，在失败后抛出标准异常std::bad_alloc——形式：new 
• nothrow new：在失败后不抛出异常，而像过去一样检查返回值是否为NULL——形式：new(nothrow)
• placement new：允许在一块已经分配成功的内存上重新构造对象或者数组——形式：new(p)

8 new/delete使用要点

new内置了sizeof、类型转换和类型安全检查功能，比使用malloc简单很多，例如。

int *p = (int *)malloc(sizeof(int) * n);
int *p = new int[n];

Obj *o = new Obj;    //使用默认构造函数构造对象
Obj *o = new Obj(1);    //使用初值1构造对象
Obj *o = new Obj[100];    //如用new创建对象数组，只能使用默认构造函数

delete p;　　//释放一个对象
delete []o;　　//释放一个对象数组

• 无论何种类型，new/delete和new[]/delete[]必须正确搭配使用
• 多次delete一个不等于NULL的指针会导致运行时错误。

（完）