C++学习：内存管理

2018-10-19 2018-10-19 view times

内存管理

学习笔记参考：https://chenqx.github.io/2014/09/25/Cpp-Memory-Management/

一、内存分配

C++中，内存分成5个区，和 C 的内存分配不太一样，整体上一致

栈：由编译器在需要时自动分配和释放。通常用来存储局部变量、函数参数、返回地址等
堆：由程序员分配释放，程序员没有释放掉，那么在程序结束后，操作系统会自动回收
自由存储区：是C++中通过 new/delete 动态分配和释放对象的抽象概念
全局/静态存储区：全局变量和静态变量被分配到同一块内存中
常量存储区：存放的是常量，不允许修改

“c 语言内存分配”的图片搜索结果

二、动态内存分配和静态内存分配

1. 时间不同

静态分配发生在程序编译和连接的时候

动态分配则发生在程序调入和执行的时候

2. 空间不同

堆都是动态分配的，没有静态分配的堆

栈有静态分配和动态分配

三、堆和栈的区别

1. 管理方式

栈：由编译器自动管理

堆：由程序员控制，容易产生内存泄漏

2. 碎片问题

堆：频繁的 new/delete 会造成内存空间的不连续，从而造成大量的碎片，使程序效率降低

栈：是先进后出的队列，不可能有一个内存块从栈中间弹出

3. 生长方向

堆：生长方向是向上的，也就是向着内存地址增加的方向

栈：生长方向是向下的，是向着内存地址减小的方向增长

4. 分配方式

堆：动态分配，没有静态分配的堆

栈：静态分配和动态分配，静态分配是编译器完成

5. 分配效率

堆的效率比栈要低得多

栈：计算机底层会对栈提供支持，分配专门的寄存器存放栈的地址，压栈出栈都有专门的指令执行

堆：由C/C++函数库提供

例如为了分配一块内存，库函数会按照一定的算法在堆内存中搜索可用的足够大小的空间，如果没有足够大小的空间（可能是由于内存碎片太多），就有可能调用系统功能去增加程序数据段的内存空间

四、new/delete 和 malloc/free 的区别

https://blog.csdn.net/Hackbuteer1/article/details/6789164

1. new/delete

是C++的运算符，无须指定内存块的大小

内存分配成功时，返回的是对象类型的指针，无须进行类型转换

注意：

1.用new 创建对象数组，那么只能使用对象的无参数构造函数

1 2	Obj objects = new Obj[100]; // 创建100 个动态对象 Obj objects = new Obj[100](1); // 错误写法，创建100 个动态对象的同时赋初值1

2.用delete 释放对象数组时，留意不要丢了符号‘[]’

1 2	delete []objects; // 正确的用法 delete objects; // 错误的用法，只释放了一个对象

2. malloc与free

是C++/C 语言的标准库函数，需要显式地指出所需内存大小 ，因为并不知道申请的内存是什么类型，只关心内存的总字节数

存分配成功则是返回void ，**需要通过强制类型转换将void指针转换成所需类型**

对于非内部数据类的对象而言，即用户自定义的对象，无法用 malloc/free 动态管理对象（我的理解，自己定义了一个类，可以用new实例化该类，但是不能用malloc为该类分配内存，更不能执行构造函数、析构函数）

3. 对象动态管理

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

运算符new能完成动态内存分配和初始化工作，运算符delete能完成清理与释放内存工作

五、内存错误

1. 内存分配未成功

内存分配未成功，就使用

常用解决办法是，在使用内存之前检查指针是否为NULL

2. 内存越界

例如在使用数组时经常发生下标“多1”或者“少1”的操作

3. 内存泄露（指针不存在）

申请的内存空间没有被正确释放，而指向这块内存空间的指针不再存在

含有这种错误的函数每被调用一次就丢失一块内存

4. 释放内存却继续使用

函数 return 了指向栈内存的指针或者引用，但是该内存在函数体结束时就已经被自动销毁了

5. 野指针（指针指向错误的内存）

（1）释放了内存后，指针仍然指向这个已删除的对象，没有将指针设为 NULL

（2）指针未被初始化就被引用，指向一个未知的地址

与空指针不同，野指针无法通过简单地判断是否为 NULL 来避免