[C++知识库]C++内存分配管理

? 一、内存分配方式

?1、程序运行前(编译后)

? ? ???代码区? 存放CPU执行的机器指令，即编写的所有代码

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?代码区是共享的，其原因是对于频繁被执行的程序，只需要在内存中有一份代码即可

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?代码区是只读的，放置程序意外第修改了它的指令

? ? ? ?全局区(包含常量存储区、静态存储区)

? ? ? ? ? ?(1) 静态存储区：存放静态变量(static)、全局变量

? ? ? ? ? ?(2)常量存储区：字符串常量、const修饰的全局常量

? ? 2、程序运行后

? ? ? ??栈区 由编译器自动分配，存放函数的参数值、局部变量等；函数结束时，系统自动回收。

? ? ? ? ? ? ? ? ?栈内存分配运算内置于处理器的指令集中，效率很高，但分配的内存空间有限。

? ? ? ? 堆区? 由程序员分配释放，程序员不释放，程序结束时由操作系统回收。

? ? ? ? ? ? ? ? C++中主要利用new在堆区开辟内存(该块内存又称为自由存储区)

? ? ? ?堆和栈的区别参考：c++ 内存管理_AITBOOK-CSDN博客

? 二、C++中可能出现的内存问题及解决办法

? 1 缓冲区溢出

? ? ?由程序员自己编写Buffer类来管理缓冲区，自动记住使用缓冲区的大小，通过成员函数(不是裸指针)来修改缓冲区。? ? ? ? ??

? 2 野指针

? ???野指针：指针变量指向非法的内存空间，如：使用没有申请的内存，或者已经释放的内存

? ???解决办法：(1)在使用内存前，检查指针是否为空指针NULL

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?(2)一个指针指向一个对象，当对象销毁时，该指针应该自动置为NULL，而不需要? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 对象通知重置。C++11提供shared_ptr/weak_ptr(下面内存泄漏部分详细阐述)可以解? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?决，我们在编写程序时，尽量使用智能指针，避免野指针。

? ?空指针：定义 int *p = NULL 表示指针变量指向内存中编号为0的空间

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?空指针指向的内存是不可访问的，0~255号内存被系统占用

? ? ? ? ? NULL本质是宏#define NULL 0，这里的0既可以表示整型常量，又可以表示指针常量。

? ? ? ? ? 这带 来一些问题，例如：无法区分void fun(int a) 与void func(int* a)。

? ? ? ? ? C++11 中提供nullptr表示空指针，nullptr是指针类型，不能转换成整型类型，建议使用

?3 重复释放

? ? C++中一个指针被重复delete，编译时不会报错，在运行时才报错。

? ? 浅拷贝：一个类中有属性m_A(指针数据)开辟在堆区，对象P2通过对象P1进行拷贝构造创建，P1和P2的属性的属性指向同一块内存。在函数运行结束后，P1和P2都调用析构函数释放时(释放顺序：先进后出)，先释放P2(此时堆区内存已经释放)，再释放P1(堆区内存又释放一次)

? ? 可以利用深拷贝来解决浅拷贝带来的问题，我们只需重载拷贝构造函数，通过P1构造P2时，在堆区重新开辟空间，放P2的属性m_A。

? ?重载拷贝构造时需要注意的问题：形参一般是常量引用，如 const Person &p

? ? ? 设置为常量，防止出错，只读 (拷贝操作，值必然不能改变)

? ? ? 必须设置为引用， 否则传参时，自动调用拷贝构造，拷贝一个临时副本，导致拷贝构造函数无限的递归，最终使栈溢出。

?4 内存泄漏

? ? 未能及时释放不再使用的内存(借东西不还，程序功能)，失去对内存的控制(并不是物理内存消失)，常指堆区内存泄漏，因为堆是动态分配的，由程序员控制的，使用不当就会出现内存泄漏问题。

解决办法：(1)动态内存的申请和释放必须配对，即new-delete 和 malloc-free

? ? ? ? ? ? ? ? ? ?(2)shared_ptr指针 管理动态申请new的对象的销毁。

shared_ptr共享指针原理：若某块内存被多个指针共享，使用计数器表示该对象被几个指针调用。一般通过use_count()函数查看有几个指针；通过release()释放内存，每当一个指针释放，计数减1，当计数减为0时，自动释放该块内存，从而避免内存泄漏。? ? ? ? ??

?5? 不配对的new和delete

? ? ?一般把new[]换成vector或array开辟连续存储空间

?6 内存碎片

对于堆来讲，频繁的new/delete会造成内存空间的不连续，产生大量碎片，使程序效率降低。

对于栈来讲，不会存在这个问题，因为栈是先进后出的，压根不会存在某个内存块从栈中间弹出。

解决办法：(1)?内存池技术，相同大小或者大小接近的内存都放到同一个内存池，这样从内存池的? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?每个内存块之间浪费的内存会非常小或者没有浪费。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?优点：一次性先从操作系统OS申请一大块内存，所以，在为每个对象分配内存时? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?候，就不?用再跟OS交互了，能够提升效率。

? ? ? ? ? ? ? ? ? (2)内存池向系统申请内存时都以页为单位进行申请大块内存，内存池对外分配内存也? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 以优先使用使用率最高的内存块，这样会有更高的效率将整个内存块归还系统

?本文参考C/C++内存分配管理_一只大笨猫的博客-CSDN博客_c++内存分配

? ? ? ??? ? ? ? C++内存碎片的处理机制_wingnet-CSDN博客

? ? ? ? ? ? ? ??C++内存管理（面试版）_知愚的博客-CSDN博客? ? ? ? ? ? ? ??

? ? ? ? ? ? ? ??C/C++的内存碎片、内存泄漏以及内存越界问题的解决方案_daphnis的博客-CSDN博客