内存管理

mintlake

内存分配方式
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内存分配方式有三种：
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（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。
常见的内存错误及其对策
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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：
1>内存分配未成功，却使用了它。
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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 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。
2>内存分配虽然成功，但是尚未初始化就引用它
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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 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。
3>内存分配成功并且已经初始化，但操作越过了内存的边界。
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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。
4>忘记了释放内存，造成内存泄露。
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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）。
5>释放了内存却继续使用它。
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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"。
【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"。
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指针与数组的对比
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C++/C程序中，指针和数组在不少地方可以相互替换着用，让人产生一种错觉，以为两者是等价的。
     
数组
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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。数组名对应着（而不是指向）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
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指针可以随时指向任意类型的内存块，它的特征是"可变"，所以我们常用指针来操作动态内存。指针远比数组灵活，但也更危险。
下面以字符串为例比较指针与数组的特性。
1.修改内容
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示例1中，字符数组a的容量是6个字符，其内容为hello\0。a的内容可以改变，如a[0]= 'X'。
指针p指向常量字符串"world"（位于静态存储区，内容为world\0），常量字符串的内容是不可以被修改的。
从语法上看，编译器并不觉得语句p[0]= ‘X'有什么不妥，但是该语句企图修改常量字符串的内容而导致运行错误。
  
示例7-3-1 修改数组和指针的内容
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   char a[] = "hello";
   a[0] = 'X';
   cout Func();// p是"野指针"
}
函数Test在执行语句p->Func()时，对象a已经消失，而p是指向a的，所以p就成了"野指针"。
但奇怪的是我运行这个程序时居然没有出错，这可能与编译器有关。
8 有了malloc/free为什么还要new/delete ？
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malloc与free是C++/C语言的标准库函数，new/delete是C++的运算符。
它们都可用于申请动态内存和释放内存。
对于非内部数据类型的对象而言，光用maloc/free无法满足动态对象的要求。
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。

因此C++语言需要一个能完成动态内存分配和初始化工作的运算符new，以及一个能完成清理与释放内存工作的运
算符delete。注意new/delete不是库函数。
我们先看一看malloc/free和new/delete如何实现对象的动态内存管理，见示例8。
示例8 用malloc/free和new/delete如何实现对象的动态内存管理
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class Obj
{
public :
  Obj(void){ cout Initialize(); // 初始化
  a->Destroy(); // 清除工作
  free(a);// 释放内存
}
void UseNewDelete(void)
{
  Obj  *a = new Obj;// 申请动态内存并且初始化
  delete a;// 清除并且释放内存
}
类Obj的函数Initialize模拟了构造函数的功能，函数Destroy模拟了析构函数的功能。
函数UseMallocFree中，由于malloc/free不能执行构造函数与析构函数，
必须调用成员函数Initialize和Destroy来完成初始化与清除工作。
函数UseNewDelete则简单得多。
所以我们不要企图用malloc/free来完成动态对象的内存管理，应该用new/delete。
由于内部数据类型的"对象"没有构造与析构的过程，对它们而言malloc/free和new/delete是等价的。

既然new/delete的功能完全覆盖了malloc/free，为什么C++不把malloc/free淘汰出局呢？
这是因为C++程序经常要调用C函数，而C程序只能用malloc/free管理动态内存。
如果用free释放"new创建的动态对象"，那么该对象因无法执行析构函数而可能导致程序出错。
如果用delete释放"malloc申请的动态内存"，理论上讲程序不会出错，但是该程序的可读性很差。
所以new/delete必须配对使用，malloc/free也一样。
9 内存耗尽怎么办？
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如果在申请动态内存时找不到足够大的内存块malloc和new将返回NULL指针，宣告内存申请失败。
通常有三种方式处理"内存耗尽"问题。
（1）判断指针是否为NULL，如果是则马上用return语句终止本函数。例如：
void Func(void)
{
  A  *a = new A;
  if(a == NULL)
  {
   return;
  }
...
}
（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。例如：
void Func(void)
{
  A  *a = new A;
  if(a == NULL)
  {
   cout

本文来自ChinaUnix博客，如果查看原文请点：http://blog.chinaunix.net/u1/56508/showart_1070393.html