C++内存管理机制

 

　　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。

　　栈，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。

　　堆，就是那些由new分配的内存块，他们的释放编译器不去管，由我们的应用程序去控制，一般一个new就要对应一个delete。如果程序员没有释放掉，那么在程序结束后，操作系统会自动回收。

　　自由存储区，就是那些由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。

　　全局/静态存储区，全局变量和静态变量被分配到同一块内存中，在以前的C语言中，全局变量又分为初始化的和未初始化的，在C++里面没有这个区分了，他们共同占用同一块内存区。

　　常量存储区，这是一块比较特殊的存储区，他们里面存放的是常量，不允许修改。

　　示例一

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

　　说明：func()与栈有关，new与堆有关。该语句表示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。

 

　　堆与栈的区别

区别	栈	堆
管理方式	编译器自动管理	程序员手动管理
空间大小	有限制	一般无限制
生长方向	向着内存地址减小的方向增长	向着内存地址增加的方向
分配方式	局部变量是由编译器静态分配； 动态分配是由alloca函数进行，最后由编译器自动释放；	动态分配
效率	高。栈是机器系统提供的数据结构，计算机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	低。堆则是C/C++函数库提供的，它的机制是很复杂的，为了分配一块内存， 库函数会按照一定的算法在堆内存中搜索可用的足够大小的空间，
碎片问题	先进后出，不产生碎片	频繁的new/delete势必会造成内存空间的不连续，造成大量碎片

 

　　内存分配规则

　　【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”。

“野指针”不是NULL指针，是指向“垃圾”内存的指针。产生原因：指针变量没有被初始化；指针p被free或者delete之后，没有置为NULL；指针操作超越了变量的作用域范围。

 

　　malloc/free和new/delete的区别

　　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。

　　malloc/free和new/delete用法

//malloc/free原型
void * malloc(size_t size);
void free(void * memblock);

int *p1 = (int*) malloc(sizeof(int)*length);
int *p2 = new int[length];
free(p1);
delete []p2;

　　说明：

　　指针p1的类型以及它所指的内存的容量事先都是知道的，语句free(p)能正确地释放内存；

　　new内置了sizeof、类型转换和类型安全检查功能。对于非内部数据类型的对象而言，new在创建动态对象的同时完成了初始化工作。如果对象有多个构造函数，那么new的语句也可以有多种形式。