C++内存管理详解(完整整理版).pdf

踏入C++ 中的雷区——C++ 内存管理详解 2006-04-25 09:22 作者：蒋涛出处：计算机教学网责任编辑：方舟 伟大的Bill Gates 曾经失言： 640K ought to be enough for everybody — Bill Gates 1981 程序员们经常编写内存管理程序，往往提心吊胆。如果不想触雷，唯一的解决办法就是 发现所有潜伏的地雷并且排除它们，躲是躲不了的。本文的内容比一般教科书的要深入得多， 读者需细心阅读，做到真正地通晓内存管理。 1、内存分配方式 （全局数据区、代码区（存函数）、栈、堆） 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 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： * 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”。 【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”。 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