7. 内存管理

7.1 内存分配方式

内存分配方式有三种：

（1） 从静态存储区域分配。内存在程序编译的时候就已经分配好，这块内存在程序的整个运行期间都存在。例如全局变量，static 变量。

（2） 在栈上创建。在执行函数时，函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建，函数执行结束时这些存储单元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中，效率很高，但是分配的内存容量有限。

（3） 从堆上分配，亦称动态内存分配。程序在运行的时候用malloc 或new 申请任意多少的内存，程序员自己负责在何时用free 或delete 释放内存。动态内存的生存期由我们决定，使用非常灵活，但问题也最多。

7.2 常见的内存错误及其对策

常见的内存错误及其对策如下：

(1) 内存分配未成功，却使用了它。常用解决办法是，在使用内存之前检查指针是否为NULL

(2)内存分配虽然成功，但是尚未初始化就引用它。一是没有初始化的观念；二是误以为内存的缺省初值全为零，导致引用初值错误（例如数组)，任何时候都要给数组赋初值。

（3）内存分配成功并且已经初始化，但是操作内存时越界。

（4）忘记释放内存，造成内存泄露。

（5）释放了内存却继续使用它。分三种情况：1.程序中的对象调用关系过于复杂，难以搞清楚某个对象是否已经释放了内存。2.return 返回了栈内存的指针或者引用。3.使用了内存但是没有把指针置为NULL，导致产生野指针。

内存使用规则：

1.用malloc或者new申请内存之后，应立即检查指针值是否为NULL。

2.不要忘记为数组和动态内存赋初值。

3. 避免数组或者指针的下标越界。

4.动态内存的申请与释放必须成对出现。

5.用free或者delete释放了内存之后 ，立即将指针设置为NULL。

7.3 指针和数组的对比

数组：要么在静态存储区被创建（如全局数组），要么在栈上被创建。数组名对应一块内存，其地址与容量在生命期内保持不变，只有数组的内容可以改变。

指针：指针可以随时指向任意类型的内存块，它的特征是可变。指针远比数组灵活，但更危险。

7.3.1 修改内容比较

char a[] = “hello”;

a[0] = ‘X’;

cout << a << endl;

char *p = “world”; // 注意p 指向常量字符串

p[0] = ‘X’; // 编译器不能发现该错误

cout << p << endl;

数组a的内容可以改变,常量字符串位于静态区,不可以被修改.

7.3.2 内存复制与比较

使用标准库函数strcpy进行复制,使用strcmp进行比较.

7.3.3 计算内存容量

sizeof计算字符数组容量时包含末尾的'\0',sizeof(p)时得到的是指针变量的字节数.c/c++语言没办法知道指针所指的内存容量,除非申请内存时记住它.

注意:当数组作为函数的参数进行传递时,数组自动退化为同类型的指针.

7.4 指针参数如何传递内存

如果函数的参数是一个指针，不要指望用该指针去申请动态内存,编译器总是要为函数的每个参数制作临时副本,副本的地址改变了,但是参数本身没变。

7.5 free和delete把指针怎么了

它们只是把指针所指的内存给释放掉，但并没有把指针本身干掉。指针成了“野指针”。如果此时不把p 设置为NULL，会让人误以为p 是个合法的指针

7.6 动态内存会被自动释放吗？

（1）指针消亡了，并不表示它所指的内存会被自动释放。

（2）内存被释放了，并不表示指针会消亡或者成了NULL 指针。

7.7 杜绝“野指针”

“野指针”不是NULL 指针，是指向“垃圾”内存的指针。

“野指针”的成因主要有两种：

（1）指针变量没有被初始化

（2）指针p 被free 或者delete 之后，没有置为NULL，让人误以为p 是个合法的指针

（3））指针操作超越了变量的作用范围

7.8 有了malloc/free 为什么还要new/delete ？

malloc 与free 是C++/C 语言的标准库函数，new/delete 是C++的运算符

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。

7.9 内存耗尽怎么办？

（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

7.10 malloc/free 的使用要点

注意力集中在两个要素上：“类型转换”和“sizeof”。

（1）malloc 返回值的类型是void *，所以在调用malloc 时要显式地进行类型转换，将void * 转换成所需要的指针类型。

（2）malloc 函数本身并不识别要申请的内存是什么类型，它只关心内存的总字节数。

7.11 new/delete 的使用要点

（1）new 内置了sizeof、类型转换和类型安全检查功能

（2）如果用new 创建对象数组，那么只能使用对象的无参数构造函数

（3）在用delete 释放对象数组时，留意不要丢了符号‘[]’

7.12 一些心得体会

（1）越是怕指针，就越要使用指针。不会正确使用指针，肯定算不上是合格的程序员。

（2）必须养成“使用调试器逐步跟踪程序”的习惯，只有这样才能发现问题的本质。