c/c++内存管理

  程序员们常常编写内存管理程序，每每提心吊胆。若是不想触雷，惟一的解决办法就是发现全部潜伏的地雷而且排除它们，躲是躲不了的。本文的内容比通常教科书的要深刻得多，读者需细心阅读，作到真正地通晓内存管理。

一、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）在栈上建立。在执行函数时，函数内局部变量的存储单元均可以在栈上建立，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，可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，程序员本身负责在什么时候用free或delete释放内存。动态内存的生存期由咱们决定，使用很是灵活，但问题也最多。

二、常见的内存错误及其对策

发生内存错误是件很是麻烦的事情。编译器不能自动发现这些错误，一般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，增长了改错的难度。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，错误又发做了。 常见的内存错误及其对策以下：

* 内存分配未成功，却使用了它。

编程新手常犯这种错误，由于他们没有意识到内存分配会不成功。经常使用解决办法是，在使用内存以前检查指针是否为NULL。若是指针p是函数的参数，那么在函数的入口处用assert(p!=NULL)进行

检查。若是是用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，可是还没有初始化就引用它。

犯这种错误主要有两个原由：一是没有初始化的观念；二是误觉得内存的缺省初值全为零，致使引用初值错误（例如数组）。内存的缺省初值到底是什么并无统一的标准，尽管有些时候为零值，咱们宁肯信其无不可信其有。因此不管用何种方式建立数组，都别忘了赋初值，即使是赋零值也不可省略，不要嫌麻烦。

* 内存分配成功而且已经初始化，但操做越过了内存的边界。

例如在使用数组时常常发生下标“多1”或者“少1”的操做。特别是在for循环语句中，循环次数很容易搞错，致使数组操做越界。

* 忘记了释放内存，形成内存泄露。

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。终有一次程序忽然死掉，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的使用次数必定要相同，不然确定有错误（new/delete同理）。

* 释放了内存却继续使用它。

有三种状况：

（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到底是否已经释放了内存，此时应该从新设计数据结构，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”，由于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。致使产生“野指针”。

【规则1】用malloc或new申请内存以后，应该当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做为右值使用。

【规则3】避免数组或指针的下标越界，特别要小心发生“多1”或者“少1”操做。

【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释放了内存以后，当即将指针设置为NULL，防止产生“野指针”。

三、指针与数组的对比

C /C程序中，指针和数组在很多地方能够相互替换着用，让人产生一种错觉，觉得二者是等价的。

数组要么在静态存储区被建立（如全局数组），要么在栈上被建立。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，只有数组的内容能够改变。

指针能够随时指向任意类型的内存块，它的特征是“可变”，因此咱们经常使用指针来操做动态内存。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。

3.1 修改内容

示例3-1中，字符数组a的容量是6个字符，其内容为hello。a的内容能够改变，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），常量字符串的内容是不能够被修改的。从语法上看，编译器并不以为语句 p[0]= ‘X’有什么不妥，可是该语句企图修改常量字符串的内容而致使运行错误。

• 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;

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示例3.1 修改数组和指针的内容

3.2 内容复制与比较

不能对数组名进行直接复制与比较。示例7-3-2中，若想把数组a的内容复制给数组b，不能用语句 b = a ，不然将产生编译错误。应该用标准库函数strcpy进行复制。同理，比较b和a的内容是否相同，不能用if(b==a) 来判断，应该用标准库函数strcmp进行比较。

语句p = a 并不能把a的内容复制指针p，而是把a的地址赋给了p。要想复制a的内容，能够先用库函数malloc为p申请一块容量为strlen(a) 1个字符的内存，再用strcpy进行字符串复制。同理，语句if(p==a) 比较的不是内容而是地址，应该用库函数strcmp来比较。

• // 数组…
• char a[] = "hello";
• char b[10];
• strcpy(b, a); // 不能用 b = a;
• if(strcmp(b, a) == 0) // 不能用 if (b == a)
• …
• // 指针…
• int len = strlen(a);
• char *p = (char *)malloc(sizeof(char)*(len 1));
• strcpy(p,a); // 不要用 p = a;
• if(strcmp(p, a) == 0) // 不要用 if (p == a)
• …

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更多详细参考： http://www.caravelsoft.com/thread-42-1-1.html

 

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