关于C++内存分配-优快云博客

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1.内存模型

·栈(Stack)：

用于静态内存分配自动管理内存当函数调用结束时栈上的内存会被自动释放

·堆(Heap)：

用于动态内存分配需要手动管理通过new、delete 等语句进行操作在程序运行时可以根据需要分配和释放内存

·全局/静态区：

用于全局变量和静态变量的存储程序结束时自动释放

·代码区：

存储程序的指令和常量

2.动态内存分配

在C++中动态内存分配主要使用以下关键字：

new：同于在堆上分配内存

·单个对象：

int *p = new int; //分配一个整数

· 数组：

int* arr = new int[10]; //分配一个整数数组

new[ ]：用于动态分配数组创建多个相同类型的对象

3.内存释放：

动态分配的内存需要手动释放以防止内存泄漏使用以下关键字：

delete：释放由new分配的单个对象

delete p; //释放单个整数

delete[ ]：释放由new[ ]分配的数组

delete[] arr; //释放整数数组

4.内存泄漏

定义：

内存泄漏是指程序在动态分配内存后没有释放相应的内存从而导致该内存块变得不可用最终可能导致系统可用内存不足

原因：

忘记释放内存：使用new分配内存但没有调用delete释放

异常处理：在分配内存后如果抛出异常而没有进行清理操作

多个指针：多个指针指向同一块内存某个指针被释放后其他指针仍然指向已释放的内存

预防措施：

确保每次new后都有对应的delete

使用智能指针如 unique_ptr 和 shared_ptr 他们会自动管理内存避免泄露

定期使用内存分析工具(如Valgrind)来检测内存泄漏

野指针：

定义：

野指针是指向已经释放或未初始化内存地址的指针访问野指针所指向的内存将导致未定义行为可能引起程序崩溃或数据损坏

原因：

指针未初始化：指针在使用前没有被正确初始化

指针被释放后继续使用：在删除或释放一个指针后仍然试图访问它

错误的内存操作：例如数组越界或错误的类型转换

预防措施：

在释放指针之后将其设置为 nullptr

使用智能指针避免手动管理内存

初始化所有指针变量在声明时将其设为 nullptr

5.智能指针

使用智能指针可以自动管理内存减少内存泄漏的风险 C++11引入了三种智能指针

unique_ptr：

独占所有权只能有一个指针指向该内存超出作用域即释放

#include<iostream>
using namespace std;
void uniqueptr() {
	//创建一个unique_ptr 管理一个int类型的动态内存
	unique_ptr<int> ptr(new int(10));
	//使用智能指针
	cout << *ptr << endl;
	//不需要手动delete 离开作用域时自动释放内存
}
int main() {
	uniqueptr();
	return 0;
}

shared_ptr：

共享所有权允许多个指针共同拥有同一内存引用计数管理

引用计数：

工作原理：

初始化：当创建一个共享资源时引用计数初始化为1

复制：每当一个新的指针(如：shared_ptr)共享同一个资源时引用计数加1

销毁：当一个指针被销毁或重新赋值引用计数减1

释放：当引用计数为0时表示没有指针再使用这个资源系统会自动释放

void sharedptr() {
	//创建一个shared_ptr
	shared_ptr<int> ptr1(new int(5));
	//复制shared_ptr 增加引用计数
	shared_ptr<int> ptr2 = ptr1;
	cout << *ptr1 <<" "<<ptr1.use_count() << endl;
	cout << *ptr1 <<" "<<ptr2.use_count() << endl;
	//当最后一个shared_ptr被销毁时 内存会被自动释放
}

weak_ptr：

与 shared_ptr 结合使用不增加引用计数用于打破循环引用的问题

void weakptr() {
	shared_ptr<int> sharedPTR(new int(2));
	weak_ptr<int> weakPTR = sharedPTR;//不增加引用计数
	cout << sharedPTR.use_count() << endl;
	if (auto lockedPTR = weakPTR.lock()) {//尝试提升为shared_ptr
		cout << *lockedPTR << endl;
	}
	else {
		cout << "pointer has expired" << endl;
	}
}