C++ 内存管理

[h1]来自：wxquare的学习笔记[/h1]链接：https://www.cnblogs.com/wxquare/p/7122294.html

[h2]1、C++程序内存布局[/h2]在C++中，内存分成4个区，从低地址到高地址分别是常量区、全局数据区、堆区、栈区。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。
[h2]2、堆和栈的区别[/h2](1)管理方式不同；栈申请和释放由编译器管理，而堆的管理由程序员控制，所有容易产生内存泄露
(2)空间大小不同；栈一般很小，可以设置1M左右，堆内存基本没有限制。
(3)能否产生碎片不同；栈不会产生内存碎片，而堆内存由于频繁的new/delete会产生内存碎片。
(4)生长方向不同；栈从上往下高地址向低地址生产，堆由低地址向高地址生长
(5)分配方式不同；栈由编译器分配，堆由程序员动态分配
(6)分配效率不同；堆比栈的分配效率低得多

堆和栈相比，由于大量new/delete的使用，容易造成大量的内存碎片；由于没有专门的系统支持，效率很低；由于可能引发用户态和核心态的切换，内存的申请，代价变得更加昂贵。所以栈在程序中是应用最广泛的，就算是函数的调用也利用栈去完成，函数调用过程中的参数，返回地址，EBP和局部变量都采用栈的方式存放。所以，我们推荐大家尽量用栈，而不是用堆。虽然栈有如此众多的好处，但是由于和堆相比不是那么灵活，有时候分配大量的内存空间，还是用堆好一些。无论是堆还是栈，都要防止越界现象的发生（除非你是故意使其越界）。
[h2]3、内存操作错误及其对策[/h2](1)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，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。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。
(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。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。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。

【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”。
[h2]4、malloc/free和new/delete的区别？[/h2]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。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”，结果也会导致程序出错，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。注意用new创建对象数组时，只能使用对象的无参构造函数。

[h2]5、内存泄露与valgrind检测内存使用情况http://www.cnblogs.com/wxquare/p/4840063.html[/h2][h2]6、C++11智能指针与内存管理[/h2][h2]7、对于内存有特殊要求的程序，可考虑自定义内存池，减少堆内申请和释放的次数，提高程序的效率 https://blog.csdn.net/chexlong/article/details/7071922[/h2][h2]8、对于一些特殊的场合需要重载new/delete运算符http://blog.163.com/hbu_lijian/blog/static/126129153201211510361484/[/h2]
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