C++复习1.内存管理的知识

C++ 内存管理

1.内存分配的方式有三种：

从静态存储区分配：在程序编译期间已经分配好了，这些在程序的生命周期内都是有效的，如全局变量，static变量

一个例子： char * p = "absd";这个是存储在静态存储区的，而且是不可以改变的，这种方式声明是 const char * p ="asdf";等效的，只是把他给省略了。不可以通过*p去修改他的值，但是p指针是可以指向其他的内存区域。 但是如果是

const char * const p = "asdf";就不可修改p指向的地址，也不可以修改p指向的内容。

在栈上分配内存的方式：函数执行期间，函数内部的局部变量，包括形参都是在堆栈上创建的，当函数结束的时候，这些空间会自动释放（堆栈清退）。这种方式使用的是内置于处理器的指令集，效率十分的高，但是可以分配的内存数量有限。

从堆中分配内存，也就是所谓的动态分配内存。在程序运行期间，使用malloc() or new() 申请一定的内存空间。程序元需要自己掌握内存分配和释放的时机，使用free() or delete.

使用内存分配的原则是：如果使用堆栈存储和静态存储竟可以满足程序的需求的话，就不要使用动态内存分配。

动态内存分配需要调用操作系统的内存管理模块函数，搜索是否有可用的内存空间，开销特别大，同时，场次使用下去，内存会千疮百孔，有大量闲置的内存碎片。同时动态分配内存可能存失败，所以需要补货异常，也需要另外的开销。如果动态分配内存，但是没有释放，就会出现内存泄露。

2.常见的内存分配错误

2.1 内存没有分配成功，是使用之前先检查新申请的内存指针是否是NULL。如果指针作为参数，在函数的入口用assert(p!= NULL);

2.2 内存分配成功，但是尚未初始化，就直接使用，会出现各种以外的错误。

2.3内存分配成功，并且初始化，但是操作内存越界

2.4忘记释放不使用的内存指针，或者只是释放了部分的内存空间，导致内存泄露，最后导致程序的内存溢出。

2.5释放了内存的空间，但是还是继续使用它：

return 语句中返回的指针指向的内容不要是存储在栈中的数据，在函数结束之后，栈中的数据会自动释放。 使用free() or delete 之后最好将指针设置成NULL，否则就会出现野指针，不要多次释放同一块内存空间。

 我们使用指针养成一个习惯：

使用new malloc() 申请新的内存的时候，检查是否申请成功，立即使用 if( p==NULL) 判断是否成功申请，放置使用NULL的指针。

分配内存之后，需要初始化内存空间；申请的内存必须对应在不使用的时候释放空间，同时在释放之后，将指针设置成NULL。

3.指针参数传递内存的方式

void getMemory(char * p , int num){

p = (char*) malloc(sizeof(char)* num);

}

char * str = NULL;

getMemory(str,100); // 这个时候，str 依然是NULL

注意使用free(str);释放掉内存空间。

为什么呢?因为在上面的函数中我们使用的是直接传递的参数，而不是使用的引用传递值得方式。这样在函数中，会为p生成一个临时副本_p，这样的，这样的话我们修改的是临时变量_p 而不是变量p，所以在程序中str 依旧是NULL，所以我们需要使用引用的方式传递变量。

void getMemory(char *  &p, int num ){ p= (char*) malloc(sizeof(char)*num);}

getMemory(str, 100);

/*

void getMemory(char ** p, int num){  *p = (char*)malloc(sizeof(char) * num); }

getMemory(&str, 100);

*/

free(str);

str=NULL;

同时我们可以使用返回指针的方式动态分配内存：

char * getMemory(int num){

char *p = (char*) malloc(sizeof(char)* num);

return p;

}

char * str = NULL;

str = getMemory(100);

*str=”yangtengfei”;

函数返回值不要返回栈中的数据，因为在函数结束的时候，就会自动释放掉栈中的变量，所以上面这种方式也会经常出错。

如

char  * getString(void){ char p[] =”yang”; return p;}

这里返回的p指向的是存储在stack中的数据，当函数结束的时候，就会自动释放掉。返回的是指向一个dirty 的内存区域。

换一种方式

char * getString(void) {char *p = “yahg”; return p;}

char * str = NULL;

str = getString();

这里我们存放的p指向的内容是存放在静态存储区的而且这种方式是不可以被改变的。每一次访问函数，都是在静态存储区域获取该字符串的。

4. free and delete 操作指针

当我们动态分配内存空间，然后使用free或者delete，对指针指向的内容释放，但是指针本身还是指向这一块内存区域，也就是我们所说的野指针。所以我么当释放掉指针指向内容的空间后，需要将指针置为NULL。

5.动态内存会不会被自动释放

函数中的局部变量在函数结束的时候，就会自动结束，但是对于指针变量指向的内存空间不会自动消亡：

void fun(void){char *p = (char*) malloc(100);}

当函数结束的时候，变量p 是消亡了，但是变量 p 指针指向的内存空间并不会随着变量指针p的消亡而消亡；同时内存被释放了，但是并不代表指针会消亡，或者是指针指向NULL。

6.杜绝野指针

野指针就是指向非法内存的指针，而不是NULL指针，对于野指针，我们无法判断，所以是很危险的，我们在程序中避免出现野指针的情况：

1.没有初始化的指针变量，任何指针变量声明之后，是不会被初始化为NULL，他的默认值是随机的，所以在创建指针的同时应该初始化指针，让他指向有意义的内存，或者是NULL;

2.当使用free(p) 或者是delete p;之后，没有设置指针NULL，p任然指向的是该内存区域，所以是一个野指针。

3.指针超过了变量的作用范围：

class A {};

A *p = NULL;

{

A a;

P = &a;

}

p->fun(); //p已经失效了 虽然运行不会出错，但是对于大的项目，很悲剧，肯呢过出现错误。

7. malloc / free  & new /delete

C/C++ 使用 malloc / free  C++中的类使用的是 new and delete

对象创建的时候需要调用构造函数，对象销毁的时候需要自动的调用析构函数，因为malloc/free是库函数而不是运算符，所以控制权不是在编译器内，所以不可以吧调用构造函数或者析构函数的任务交给他们，这个时候需要使用C++的 new delete他们不是库函数，而是使用语言实现的运算符。

使用new 和delete更加安全，new 可以自动计算他要构造对象的空间，但是malloc不可以。new直接返回的就是类型的指针，但是malloc需要显示的转化返回的void*指针到指定的指针类型。

new/delete 可以被重载实现，但是malloc/free是不可以的。

相比之下malloc/free更加高效。

8.malloc/free

void * malloc(size_t size);

malloc返回的类型是void*,所以在使用malloc的时候需要显示的转换指针的类型，对于malloc关注的只是分配内存的空间而不是类型，所以最好在使用malloc的时候，配合sizeof()函数使用。

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

free 函数原型

void free(void * memblock);

对于同一个内存地址空间，使用free只可以释放一次，之后再释放回出错。而对于NULL的指针，可以使用free任意次。

9.new使用的几种方式

plain new/delete：就是普通的方式new一个空间，对于普通的new如果失败的话，返回的是NULL，但是plain new 会分配内存失败的时候抛出std::bad_alloc异常。

nothrow new /delete: 就是不会抛出异常的new

10new/delete 要点

不论何种类型的new/delete new[]/ delete[] 都应该配对使用，放置内存泄露。对于动态创建的数组，使用delete p 和 delete []p 效果是一样的。

多次delete一个不是NULL的指针会导致运行的时候出错，但是多次delete NULL pointer是没有问题的，因为在delete之前会检查指针是否是NULL，如果是的话，直接返回。

11.内存耗尽

处理内存耗尽的情况：

检查指针是否是NULL，如果是的话，直接return终止函数的运行；

或者当检查到指针式NULL，则直接exit(1) 程序。

捕获new抛出的异常，并且处理该异常，尝试恢复。