c/c++动态内存管理

准备

博主:大大怪先森(记得关注哦!）
编程环境：vs2013
所示代码：码源

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提示：写完文章后，目录可以自动生成

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前言

对于一个优秀的程序员来说发生内存泄漏是一件非常可怕的事情。
为了避免这些问题，程序员不仅要有优秀的代码规范还需要时刻注意！！！
本人将浅谈一下c/c++的内存管理的问题。

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提示：以下是本篇文章正文内容

一、c/c++内存分布

在了解内存分布时，我们一定要知道c/c++中程序内存区域中分别有那些分布：
1.栈又叫堆栈，非静态局部变量/函数参数/返回值等等，栈是向下增长的。
2. 内存映射段是高效的I/O映射方式，用于装载一个共享的动态内存库。用户可使用系统接口创建共享共享内存，做进程间通信。
3. 堆用于程序运行时动态内存分配，堆是可以上增长的。
4. 数据段--存储全局数据和静态数据。
5. 代码段–可执行的代码/只读常量。

二、c/c++中动态内存管理的方式

C语言内存管理方式在C++中可以继续使用，但有些地方就无能为力而且使用起来比较麻烦，因此C++又提出了自己的内存管理方式：通过new和delete操作符进行动态内存管理

2.1new/delete操作内置类型

代码如下（示例）：

int main()
{
	//内置类型
	int* p1 = (int*)malloc(sizeof(int));
	//new在堆上申请一块int大小的空间
	int* p3 = new int;
	//new在堆上申请一块int大小的空间并初始化为5
	int* p4 = new int(5);
	//new在对堆上申请一块int[5]数组大小的空间，不初始化
	int* p5 = new int[5];
	//c++98不支持初始化new数据，c++支持用{}列表初始化
	int* p6 = new int[5]{1, 2, 3};
	cout << p6[1] << endl;
	free(p1);
	delete p3;
	delete p4;
	delete[] p5;
	delete[] p6;
	p1 = nullptr;
	p3 = nullptr;
	p4 = nullptr;
	p5 = nullptr;
	p6 = nullptr;
	return 0;
}

注意：申请和释放单个元素的空间，使用new和delete操作符，申请和释放连续的空间，使用new[]和delete[]

2.2new和delete操作自定义类型

代码如下（示例）：

class A
{
public:
	A(int a = 0)
		:_a(a)
	{
		cout << "A(int a = 0)" << endl;
	}
	~A()
	{
		cout << "~A()" << endl;
	}
private:
	int _a;
private:
};
int main()
{
	// 动态申请单个A对象 和 5个A对象数组
	A* p1 = (A*)malloc(sizeof(A));
	A* p2 = (A*)malloc(sizeof(A)*5);

	A* p3 = new A;
	A* p4 = new A[5];

	A* p5 = new A(10);
	//vs2013不能跑，vs2019可以跑
	//A* p6 = new A[5]{10, 20, 30, 40, 50};
	free(p1);
	free(p2);
	//delete 先调用指针类型析构函数 + 释放内存
	delete p3;
	delete[] p4;
	delete p5;
	//delete[] p6;
	return 0;
}

注意：在申请自定义类型的空间时，new会调用构造函数，delete会调用析构函数，而malloc与free不会

这里还需要注意一点，当new开辟空间失败时，会就行抛异常处理。

void BuyMemory()
{
	char* p2 = new char[1024u * 1024u * 1024u * 2u - 1];
	//p2 = new char[1024u * 1024u * 1024u * 1u];
	printf("%p\n", p2);
}
int main()
{
	try
	{
		BuyMemory();
	}
	catch (const exception& e)
	{
		cout << e.what() << endl;
	}

	return 0;
}

3、operator new与operator delete函数（重要点进行讲解）

new和delete是用户进行动态内存申请和释放的操作符，operator new 和operator delete是系统提供的全局函数，new在底层调用operator new全局函数来申请空间，delete在底层通过operator delete全局函数来释放空间.

4、内存泄漏

什么是内存泄漏：内存泄漏指因为疏忽或错误造成程序未能释放已经不再使用的内存的情况。内存泄漏并不是指内存在物理上的消失，而是应用程序分配某段内存后，因为设计错误，失去了对该段内存的控制，因而造成了内存的浪费。
内存泄漏的危害：长期运行的程序出现内存泄漏，影响很大，如操作系统、后台服务等等，出现内存泄漏会导致响应越来越慢，最终卡死。

4.1内存泄漏的分类

C/C++程序中一般我们关心两种方面的内存泄漏:

• 堆内存泄漏(Heap leak)
  堆内存指的是程序执行中依据须要分配通过malloc / calloc / realloc / new等从堆中分配的一块内存，用完后必须通过调用相应的 free或者delete 删掉。假设程序的设计错误导致这部分内存没有被释放，那么以后这部分空间将无法再被使用，就会产生Heap Leak.
• 系统资源泄漏
  指程序使用系统分配的资源，比方套接字、文件描述符、管道等没有使用对应的函数释放掉，导致系统资源的浪费，严重可导致系统效能减少，系统执行不稳定.

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总结

提示：这里对文章进行总结：

内存泄漏非常常见，解决方案分为两种：
1、事前预防型。如智能指针等。
2、事后查错型。如泄漏检测工具
3、代码认真规范，及时释放多余的内存

结语

希望本篇文章能给各位带来帮助，如有不足还请指正！！！
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