动态开辟内存中常见的一些问题

本文介绍了C语言中动态内存管理常见的六个问题:对空指针进行解引用、对动态开辟内存的越界访问、对非动态开辟内存的free、使用free释放动态开辟内存的一部分、对同一块动态内存的多次释放以及对动态开辟内存忘记释放导致的内存泄漏。

终于学到了C语言中的动态开辟内存,下面来简单介绍一下动态开辟内存中常见的一些问题

//1.对空指针进行解引用操作
	int* p = (int*)malloc(100);
//因为未进行判断,所以我们不知道内存是否开辟成功,直接进行解引用,会造成非法访问

	for (int i = 0;i < 25;i++)
	{
		*(p + i) = i;
	}
	for (int j = 0;j < 25;j++)
	{
		printf("%d ", *(p + j));
	}
	return 0;
//2.对动态开辟内存的越界访问
	int* p = (int*)malloc(5 * sizeof(int));//这里开辟了5个int型大小的空间
	if (p == NULL)
	{
		printf("%s\n", strerror(errno));
	}
	else
	{
		for (int i = 0;i < 10;i++)//这里访问了10个int大小的空间,越界访问
		{
			*(p + i) = i;
		}
		for (int j = 0;j < 10;j++)
		{
			printf("%d ", *(p + j));
		}
	}
	free(p);
	p = NULL;
//3.对非动态开辟内存的free
	int a = 10;
	int* p = &a;
	free(p);//非法释放
	p = NULL;
//4.使用free释放动态开辟内存的一部分
	int* p = (int*)malloc(40);
	if (p == NULL)
	{
		printf("%s\n", strerror(errno));
	}
	else
	{
		for (int i = 0;i < 10;i++)
		{
			*p++= i;//此时的p已经不是内存的首地址
		}
	}
	free(p);
	p = NULL;
//5.对同一块动态内存的多次释放
	int* p = (int*)malloc(40);
	if (p == NULL)
	{
		printf("%s\n", strerror(errno));
	}
	free(p);
	//如果在此位置将p置为NULL,那么就不回存在这种问题
	free(p);//重复释放
//6.对动态开辟内存忘记释放(内存泄漏)
	while (1)
	{
		malloc(10);
	}
<think> 我们正在讨论C++开辟内存的方法和相关知识。 根据引用[2]和引用[3],C++动态内存开辟通常使用new和delete操作符,它们比C语言的malloc、calloc、realloc等更适用于C++,因为它们能够自动调用构造函数和析构函数。 引用[4]则说明了静态变量的内存开辟是在数据段(静态区),与普通的局部变量在栈区不同。 用户之前的问题是关于静态变量,现在转向动态内存开辟。因此,我们需要将两者联系起来,并详细说明C++内存开辟的方式。 主要内容包括: 1. C++内存分区:栈、堆、数据段(静态区)等。 2. 静态变量和全局变量的内存开辟(在数据段)。 3. 动态内存开辟:使用new和delete,以及它们在堆上的操作。 4. 与C语言动态内存函数的对比。 根据引用,我们需要强调: - 引用[4]:静态变量存放在数据段(静态区),生命周期直到程序结束。 - 引用[2]:C++中new和delete的优势在于对自定义类型的处理(自动调用构造和析构函数)。 - 引用[3]:展示了使用new和delete[]分配和释放数组内存的示例。 因此,回答结构如下: 一、C++内存布局概述 二、静态内存开辟(静态变量和全局变量) 三、动态内存开辟(new/delete) 1. 基本类型 2. 数组类型 3. 自定义类型 四、与C语言动态内存函数的比较 五、注意事项(内存泄漏、匹配使用等) 最后生成相关问题。 注意:按照要求,数学公式用$...$或$$...$$,引用标记[^x]。 </think> ### C++ 内存开辟详解 C++ 内存开辟包含 **静态内存分配**(编译时)和 **动态内存分配**(运行时)两类核心机制,存储位置和行为特征如下: #### 一、内存分区与特性 | 分区 | 存储内容 | 生命周期 | 特点 | |--------------|-----------------------|----------------------|--------------------------| | **栈区** | 局部变量、函数参数 | 作用域结束自动释放 | 高效但容量有限 | | **堆区** | `new/malloc` 动态分配 | 需手动释放 | 大容量、灵活但需管理[^2] | | **数据段** | 全局/静态变量 | 程序结束释放 | 含`.data`(已初始化)和`.bss`(未初始化)[^4] | | **代码段** | 程序指令 | 程序结束释放 | 只读 | ```mermaid graph LR A[内存布局] --> B[栈区: 自动管理] A --> C[堆区: new/malloc开辟] A --> D[数据段: 全局/静态变量] A --> E[代码段: 程序指令] ``` --- #### 二、静态内存分配(编译时) 通过变量声明自动分配,无需手动释放: 1. **全局变量** ```cpp int globalVar; // .bss段(未初始化) const int kSize = 10; // .data段(已初始化) ``` 2. **静态变量** ```cpp void func() { static int count = 0; // 数据段分配,程序结束销毁[^4] count++; } ``` --- #### 三、动态内存分配(运行时) 需显式申请和释放,使用 `new/delete`(C++)或 `malloc/free`(C): ##### 1. C++ 风格:`new/delete` - **基本类型** ```cpp int* p = new int(42); // 分配并初始化为42 delete p; // 释放单对象 ``` - **数组类型** ```cpp int* arr = new int[10]{0}; // 分配10个int的数组并初始化为0 delete[] arr; // 释放数组[^3] ``` - **自定义类型** ```cpp class MyClass {...}; MyClass* obj = new MyClass(); // 调用构造函数 delete obj; // 调用析构函数 ``` ##### 2. C 风格:`malloc/free` ```cpp int* p = (int*)malloc(sizeof(int)*10); // 分配40字节 free(p); // 释放但不调用析构函数[^1] ``` ##### 3. 关键对比 | 特性 | `new/delete` | `malloc/free` | |--------------|---------------------------|----------------------| | 初始化 | 调用构造函数 | 仅分配原始内存 | | 类型安全 | 是 | 需强制类型转换 | | 内存不足 | 抛出`std::bad_alloc` | 返回`NULL` | | 重载支持 | 可重载操作符 | 不可重载 | --- #### 四、核心技术细节 1. **定位 new** 在指定内存位置构造对象: ```cpp char buffer[100]; MyClass* obj = new (buffer) MyClass(); // 在buffer上构造 obj->~MyClass(); // 显式调用析构函数 ``` 2. **智能指针(C++11+)** 自动管理堆内存: ```cpp #include <memory> std::unique_ptr<int> p1(new int(10)); // 独占所有权 std::shared_ptr<int> p2 = std::make_shared<int>(20); // 共享所有权 ``` 3. **内存泄漏检测** - Valgrind 工具 - 重载 `new/delete` 跟踪分配 --- #### 五、最佳实践与风险 1. **匹配使用原则** - `new` → `delete` - `new[]` → `delete[]` - `malloc` → `free` 2. **常见错误** ```cpp // 错误示例:混合使用导致未定义行为 int* p = new int[10]; free(p); // 错误!应使用 delete[] // 错误示例:二次释放 delete p; delete p; // 程序崩溃 ``` 3. **线程安全** 动态内存分配需同步机制: ```cpp std::mutex mtx; void alloc() { std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx); int* p = new int(100); delete p; } ``` ---
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