C++的内存管理

这篇文章是我在学习高质量C++/C编程指南中的第7章"内存管理"后的一篇笔记,之前我也写过相关的文章指针以及内存分配,但我感觉那篇还不是很好,这篇我很把它更完善一些

一.内存的常见分配方式

  1. 从静态区分配,一般是全局变量和static类型变量

  2.从栈区分配内存,一般是局部的变量,会随着所在函数的结束而自动释放

  3.从堆中分配,一般是使用手动分配,使用malloc()函数和new来申请任意大小空间,不过要手动释放空间,相应的使用free()函数和delete释放,

    如果不释放该空间,而且指向该空间的指针指向了别的空间.则该空间就无法释放,造成内存泄露,造成了内存浪费

二.内存的使用规则

  1.在使用malloc()或new申请空间时,要检查有没有分配空间成功,判断方法是判断指针是否为NULL,如申请一块很大的内存而没有这么大的内存则分配内存会失败

  2.申请成功后最好是将该内存清空,使用memset()后ZeroMemory()清空,不然存在垃圾而造成有时候输出很大乱码

  3.不要忘记为数组和动态内存赋初值。防止将未被初始化的内存作为右值使用。(这句话不太理解)

  4.要防止数组或指针内存越界,

  5.申请内存成功后,使用结束后要释放,系统不会自动释放手动分配的内存

  6.内存释放后,指针还是指向那块地址,不过这指针已经是"野指针"了,所以释放内存后指针要指向NULL,不然很危险,容易出错,if()对野指针的判断不起作用

三.指针和数组

  1. 数组里的数据可以单个修改,但指针的不行,如我的例子,char str[] = "hello",数组的大小有6个字符(注意\0),可以通过str[0] = 'X'修改了的个字符,而指针

char *p = "Word",p是指向了一串常量的字符串,常量字符串是不可修改的,如 p[0] = 'X',编译器编译时不会保存,但执行时会出错

 

 

   2.内容的复制与比较

   内容的复制要使用strcpy()函数,不要使用赋值符"=",内容的比较也是不要使用比较符号"<,>,==",使用strcmp()函数

// 数组…

    char a[] = "hello";

    char b[10];

    strcpy(b, a);           // 不能用   b = a;

    if(strcmp(b, a) == 0)   // 不能用  if (b == a)

// 数组… char a[] = "hello"; char b[10]; strcpy(b, a); // 不能用 b = a; if(strcmp(b, a) == 0) // 不能用 if (b == a)

// 指针…

   int len = strlen(a);

   char *p = (char *)malloc(sizeof(char)*(len+1));

   strcpy(p,a);            // 不要用 p = a;

   if(strcmp(p, a) == 0)   // 不要用 if (p == a)

// 指针… int len = strlen(a); char *p = (char *)malloc(sizeof(char)*(len+1)); strcpy(p,a); // 不要用 p = a; if(strcmp(p, a) == 0) // 不要用 if (p == a)

    3,计算空间的大小

 对数组的计算是使用sizeof()函数,该函数会按照内存对齐的方式4的倍数计算,而指针的空间大小没法计算,只能记住在申请空间时的空间大小

注意当数组作为函数的参数进行传递时，该数组自动退化为同类型的指针,不论数组a的容量是多少，sizeof(a)始终等于sizeof(char *)

 

 

void Func(char a[100])

    {

        cout<< sizeof(a) << endl;   // 4字节而不是100字节

}

void Func(char a[100]) { cout<< sizeof(a) << endl; // 4字节而不是100字节 }

 

四.指针的内存的传递

如果函数的参数是指针,则不要使用该参数来申请内存空间,这样没有实际的用处,而且这样当函数结束时还得不到释放内存而造成内存泄露

 

     这个问题可以使用"指针的指针"的方法可以解决,不然使用返回指针地址的办法,先看一下使用 "指针的指针"方法,

还可以考虑一下引用

 

 

使用返回内存地址的方法

 

 使用返回的方式传递内存地址容易出错的地方在于放回"栈内存"的指针,当GetMemory()函数结束时栈内存也被释放,

 

 

 像这个代码

char *GetString2(void)

{

    char *p = "hello world";

    return p;

}

void Test5(void)

{

    char *str = NULL;

    str = GetString2();

    cout<< str << endl;

}

char *GetString2(void) { char *p = "hello world"; return p; } void Test5(void) { char *str = NULL; str = GetString2(); cout<< str << endl; }

函数Test5运行虽然不会出错，但是函数GetString2的设计概念却是错误的。因为GetString2内的“hello world”是常量字符串，位于静态存储区，

它在程序生命期内恒定不变。无论什么时候调用GetString2，它返回的始终是同一个“只读”的内存块。

 

五.动态内存释放问题与野指针

   1. 当我们使用free()和delete释放一块内存时,指针还是指向原来的地址,不过这时候的指针时野指针,

可以验证一下.这图是我调试到if()语句时的情况,p还没有指向NULL,只是释放了p指向的空间了

 

 

 

执行的结果可以看看...

 

 

所以有这样的一些特征:

1.指针销毁了,并不表示所指的空间也得到了释放 :内存泄露

2.内存被释放了,并不表示指针也被销毁了或指向NULL :野指针

 

六.malloc()/free()与new/delete的区别(摘抄原文)

malloc与free是C++/C语言的标准库函数，new/delete是C++的运算符。它们都可用于申请动态内存和释放内存。对于非内部数据类型的对象而言，

光用maloc/free无法满足动态对象的要求。对象在创建的同时要自动执行构造函数，对象在消亡之前要自动执行析构函数。由于malloc/free是库函

数而不是运算符，不在编译器控制权限之内，不能够把执行构造函数和析构函数的任务强加于malloc/free。

因此C++语言需要一个能完成动态内存分配和初始化工作的运算符new，以及一个能完成清理与释放内存工作的运算符delete。注意new/delete不是库函数。

我们先看一看malloc/free和new/delete如何实现对象的动态内存管理,看代码

class Obj

{

public :

        Obj(void){ cout << “Initialization” << endl; }

        ~Obj(void){ cout << “Destroy” << endl; }

        void    Initialize(void){ cout << “Initialization” << endl; }

        void    Destroy(void){ cout << “Destroy” << endl; }

};

void UseMallocFree(void)

{

    Obj  *a = (obj *)malloc(sizeof(obj));   // 申请动态内存

    a->Initialize();                        // 初始化

    //…

    a->Destroy();   // 清除工作

    free(a);        // 释放内存

}

void UseNewDelete(void)

{

    Obj  *a = new Obj;  // 申请动态内存并且初始化

    //…

    delete a;           // 清除并且释放内存

}

class Obj { public : Obj(void){ cout << “Initialization” << endl; } ~Obj(void){ cout << “Destroy” << endl; } void Initialize(void){ cout << “Initialization” << endl; } void Destroy(void){ cout << “Destroy” << endl; } }; void UseMallocFree(void) { Obj *a = (obj *)malloc(sizeof(obj)); // 申请动态内存 a->Initialize(); // 初始化 //… a->Destroy(); // 清除工作 free(a); // 释放内存 } void UseNewDelete(void) { Obj *a = new Obj; // 申请动态内存并且初始化 //… delete a; // 清除并且释放内存 }

       类Obj的函数Initialize模拟了构造函数的功能，函数Destroy模拟了析构函数的功能。函数UseMallocFree中，由于malloc/free不能执行构造函数与析构函数，必须调用成员函数Initialize和Destroy来完成初始化与清除工作。函数UseNewDelete则简单得多。

       所以我们不要企图用malloc/free来完成动态对象的内存管理，应该用new/delete。由于内部数据类型的“对象”没有构造与析构的过程，对它们而言malloc/free和new/delete是等价的。

    既然new/delete的功能完全覆盖了malloc/free，为什么C++不把malloc/free淘汰出局呢？这是因为C++程序经常要调用C函数，而C程序只能用malloc/free管理动态内存。

如果用free释放“new创建的动态对象”，那么该对象因无法执行析构函数而可能导致程序出错。如果用delete释放“malloc申请的动态内存”，理论上讲程序不会出错，但是该程序的可读性很差。所以new/delete必须配对使用，malloc/free也一样。

 

 七.如何处理内存耗尽

   1.判断指针是否为NULL，如果是则马上用return语句终止本函数

   2.判断指针是否为NULL，如果是则马上用exit(1)终止整个程序的运行

   3.为new和malloc设置异常处理函数。例如Visual C++可以用_set_new_hander函数为new设置用户自己定义的异常处理函数，

      也可以让malloc享用与new相同的异常处理函数

 

 

malloc()/free()和new/delete的使用要点网上有更详细的说明