C++内存管理

一直都想总结一下C++内存管理这一块，因为我发现C++编程的很多错误都是源自对C++内存管理理解的不够透彻。可真要总结的时候，才发现思绪万千，不知从何着手。于是乎网上搜了一些相关博文，加之查阅了一些书籍，比较清晰理出头绪来。

1.C++程序的内存格局

C++程序的内存占用可以分为以下五种：

(1)全局变量、静态变量数据区：全局变量，static变量。在main()之前已配置好，在整个程序的生命周期，一直存在。

(2)常量数据区：存储程序的常量数值、字符串等。在main()之前已配置好，在整个程序的生命周期，一直存在。

(3)栈数据区：函数执行时，存储程序的局部变量，保存传递参数等，函数调用结束时变量空间自动被释放

(4)堆数据区：动态内存，由程序员自己开辟的内存空间，也由程序员自己控制释放。在整个程序运行结束后，被系统自动释放。

(5)代码区：存在C++代码的存储空间，在程序运行前被操作系统装载，在整个程序运行结束后，被系统自动释放

2.C++变量的生存空间与生存范围

C++变量的生存空间可以分成三种：

(1)file variable:文件变量，定义变量在函数外面。从声明开始到文件尾部变量可见，存放于全局变量数据区。

(2)local variable: 局部变量，函数内部定义或者使用的变量。仅函数内部可见，存放于栈数据区。

(3)static variable ：静态变量，定义在函数外部，与文件变量作用相同，定义在函数内部，与局部变量作用相同。存放在全局变量数据区。

(4)dynamic variable ：动态变量，由程序员控制其生命周期。属于堆数据区。

3.C++内存常见操作错误

C++内存的有关操作常常与指针结合在一起，然而，由于指针的灵活性，可能会引起一些很难发现的错误。下面从内存的开辟、内存的使用与内存的释放，三个方面总结常见的一些问题。

3.1 内存的开辟

第一种开辟file variable 或者 local varialbe：

const int size = 100;
char my_array[size];

注意这部分的内存是由操作系统自动开辟与释放的，编译器需要知道开辟内存的具体大小，因此，上面代码中size的类型必须是常量，否则编译器会报错。

第二种，采用动态方式开辟内存。在C里面用malloc()函数开辟内存，C++使用new操作符开辟内存。

int *p =new int[size];

在开辟的内存后，注意需要检查指针p是否为空。系统内存分配失败，指针p=NULL。一般情况下，理论上使用的堆内存最大是4G(32位寻址)，出现系统内存分配失败的可能性很小。但是如果，在我们程序中，大量的动态开辟内存，可能会出现这种错误(呜呜，我还没遇见过这种情况)。总之，万事小心为上吧。

3.2 内存的使用

3.2.1 操作常量数据区的内存

常量数据取的数据是程序执行前，已经配置好的并且不可改变，我们有时忘记了这点，而引起错误：

char *p = "I love you , Li";
  cout<<*p;
  p[0] = 'i';
  cout<<*p;

在vs2010下，编译程序提示内存访问冲突。

3.2.2 越界或者操作不存在的内存数据

可以分为以下几种情况：

(1)操作数组越界，初学C/C++可能会在这个地方发错，因为C/C++数组索引从0开始，在长度为Size的数组，我们可以访问的空间：[0,size)。

(2)操作函数内已经被自动释放的内存(栈内存)，如下：

char* funA( )
{
     char p[] = "l love lili";
     return p;
}

int main()
{
     char *p=funA();
     cout<<p;
     return 0;

}

当前这个程序，funA()返回了函数的栈内存，但当函数生命周期结束后，栈内存会被自动释放，在VS2010运行环境下，当前程序编译并没有提示错误，但是输出的却是乱码。

(3)操作野指针。

所谓野指针是指那些指向不可用的内存空间的指针。这种情况出现在，1)没有将指针初始化为NULL或者指向有意义的空间; 2)free 或者delete动态开辟的空间后，没有将样本的空间指针赋值为NULL。对于这样的错误，编译器是无法发现错误的。野指针空间里面存放着存在某个空间的地址，而这个地址上内容是不可知的，将会造成程序不可预知的错误。

3.2.3操作指针参数(函数之间传递指针参数)(摘自林锐<<高质量C++>>)

如果函数的参数是一个指针，不要期望用它申请空间:

void GetMemory(char *p ,int num)
{
         p = new int[num];      
}

void Test()
{
         char *str=NULL;
         GetMemory(str, 100); //参数传递，采用的是值传递，会对每个参数建立一个副本，因此仍有str=NULL
         strcpy(str,"hello"); //Error !
 }

解决方法：1)传入二级指针：

void GetMemory2(char **p ,int num)
{
         *p = new int[num];      
}

2)return 堆内存：

void GetMemory3(cint num)
{
         int *p = new int[num];
         return p;          
}

原文链接: https://www.cnblogs.com/wangbogong/archive/2013/04/09/3006408.html

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