内存管理

1、内存分配方式

（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。

2、常见的内存错误及其对策

•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”。

建议：

•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。

•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。

•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。

•动态内存的申请与释放必须配对，防止内存泄漏。

•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”。

3、指针与数组的对比

•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。

4、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。

5、别看free和delete的名字恶狠狠的（尤其是delete），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。

6、动态内存会被自动释放吗？

•指针消亡了，并不表示它所指的内存会被自动释放。

•内存被释放了，并不表示指针会消亡或者成了NULL指针。

7、杜绝“野指针”

      “野指针”不是NULL指针，是指向“垃圾”内存的指针。人们一般不会错用NULL指针，因为用if语句很容易判断。但是“野指针”是很危险的，if语句对它不起作用。

“野指针”的成因主要有两种：

（1）指针变量没有被初始化。任何指针变量刚被创建时不会自动成为NULL指针，它的缺省值是随机的，它会乱指一气。所以，指针变量在创建的同时应当被初始化，要么将指针设置为NULL，要么让它指向合法的内存。例如

  char *p = NULL;

  char *str = (char *)malloc(100);

 

（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。这种情况让人防不胜防。

8、内存耗尽怎么办？

       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。

（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设置异常处理函数。