内存分配方式

在C++中，内存分成5个区，他们分别是堆、栈、自由存储区、全局/静态存储区和常量存储区。

• 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。
• 从堆上分配
  就是由运算符 new分配的内存块，使用完内存后，需要手动释放，用运算符delete，并且释放完后指针指向NULL.
• 自由存储区上分配
  就是由malloc等分配的内存块，他和堆是十分相似的，不过它是用free来结束自己的生命的。

堆与栈的区别

以一个小例子开头：

void f() 
{ int* p=new int[5]; }

上述例子即开辟了堆内存也开辟了栈内存，运算符new分配了一块堆内存，用来存放含5个元素的整型数组；指针p指向这段内存，那指针p自身又该放在何处呢？此时给指针p分配的是一块栈内存。
所以这句话的意思就是：在栈内存中存放了一个指向一块堆内存的指针p。在程序会先确定在堆中分配内存的大小，然后调用operator new分配内存，然后返回这块内存的首地址，放入栈中。

那么堆和栈究竟有什么区别？
管理方式:对于栈来讲，是由编译器自动管理，无需我们手工控制；对于堆来说，释放工作由程序员控制，否则容易产生memory leak。

空间大小：一般来讲在32位系统下，堆内存可以达到4G的空间，从这个角度来看堆内存几乎是没有什么限制的。但是对于栈来讲，一般都是有一定的空间大小的，例如，在VC6下面，默认的栈空间大小是1M（好像是，记不清楚了）。

碎片问题：对于堆来讲，频繁的new/delete势必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。对于栈来讲，则不会存在这个问题，因为栈是先进后出的队列，他们是如此的一一对应，以至于永远都不可能有一个内存块从栈中间弹出，在他弹出之前，在他上面的后进的栈内容已经被弹出。

生长方向：对于堆来讲，生长方向是向上的，也就是向着内存地址增加的方向；对于栈来讲，它的生长方向是向下的，是向着内存地址减小的方向增长。

分配方式：堆都是动态分配的，没有静态分配的堆。栈有2种分配方式：静态分配和动态分配。静态分配是编译器完成的，比如局部变量的分配。动态分配由alloca函数进行分配，但是栈的动态分配和堆是不同的，他的动态分配是由编译器进行释放，无需我们手工实现。

分配效率：栈是机器系统提供的数据结构，计算机会在底层对栈提供支持：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，这就决定了栈的效率比较高。堆则是C/C++函数库提供的，它的机制是很复杂的，例如为了分配一块内存，库函数会按照一定的算法（具体的算法可以参考数据结构/操作系统）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，这样就有机会分到足够大小的内存，然后进行返回。显然，堆的效率比栈要低得多。

结论：通过上述比较，堆和栈各有其优缺点，通过自己的需求灵活选择。但不管是使用堆还是栈，重要的一点是，一定不要越界，否则会使你的程序产生意想不到的后果。

常见的内存错误及其对策

发生内存错误是件非常麻烦的事情。编译器不能自动发现这些错误，通常是在程序运行时才能捕捉到。而这些错误大多没有明显的症状，时隐时现，增加了改错的难度。有时用户怒气冲冲地把你找来，程序却没有发生任何问题，你一走，错误又发作了。 常见的内存错误及其对策如下：

• 内存分配未成功，却使用了它。编程新手常犯这种错误，因为他们没有意识到内存分配会不成功。
  常用解决办法是，在使用内存之前检查指针是否为NULL。如果指针p是函数的参数，那么在函数的入口处用assert(p!=NULL)进行检查。如果是用malloc或new来申请内存，应该用if(p==NULL) 或if(p!=NULL)进行防错处理。

• 内存分配虽然成功，但是尚未初始化就引用它。犯这种错误主要有两个起因：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）。内存的缺省初值究竟是什么并没有统一的标准，尽管有些时候为零值，我们宁可信其无不可信其有。所以无论用何种方式创建数组，都别忘了赋初值，即便是赋零值也不可省略，不要嫌麻烦。

• 内存分配成功并且已经初始化，但操作越过了内存的边界。例如在使用数组时经常发生下标“多1”或者“少1”的操作。特别是在for循环语句中，循环次数很容易搞错，导致数组操作越界。

• 忘记了释放内存，造成内存泄露。含有这种错误的函数每被调用一次就丢失一块内存。刚开始时系统的内存充足，你看不到错误。终有一次程序突然死掉，系统出现提示：内存耗尽。动态内存的申请与释放必须配对，程序中malloc与free的使用次数一定要相同，否则肯定有错误（new/delete同理）。

• 释放了内存却继续使用它。
  　　有三种情况：
  　　(1). 程序中的对象调用关系过于复杂，实在难以搞清楚某个对象究竟是否已经释放了内存，此时应该重新设计数据结构，从根本上解决对象管理的混乱局面。
  　　(2). 函数的return语句写错了，注意不要返回指向“栈内存”的“指针”或者“引用”，因为该内存在函数体结束时被自动销毁。
  　　(3). 使用free或delete释放了内存后，没有将指针设置为NULL。导致产生“野指针”。

那么如何避免产生野指针呢？这里列出了5条规则，平常写程序时多注意一下，养成良好的习惯。

规则1：用malloc或new申请内存之后，应该立即检查指针值是否为NULL。防止使用指针值为NULL的内存。
规则2：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。
规则3：避免数组或指针的下标越界，特别要当心发生“多1”或者“少1”操作。
规则4：动态内存的申请与释放必须配对，防止内存泄漏。
规则5：用free或delete释放了内存之后，立即将指针设置为NULL，防止产生“野指针”。

参考

C/C++内存管理详解