关于内存管理

    内存的分配方式：在C++中，内存分为五个区，他们分别是栈、堆、自由存储区、全局/静态存储区和常量存储区。

    栈，是指执行函数时，创建的是函数内部局部变量的存储单元，函数执行结束时这些存储单元自动释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中，效率高，但是分配的内存容量有限。

    堆，就是由New分配出来的内存块，它的释放编译器不管，一般由应用程序控制，一般一个New对应一个Delete，如果没有释放，那么在程序结束后，操作系统自动收回。

    自由存储区，就是由那些由malloc等分配的内存块，它和堆是十分相似的，不过它是用free来结束自己的生命的。

    全局/静态存储区，全局变量和静态变量都是分配到同一块内存中。

    常量存储区，这是一块较特殊的存储区，他们里面存储的是常量，不允许被修改的。

 

关于堆与栈：

首先以一个例子

void f() {int *p = new int[5];}

这里面，有堆又有栈，那代表什么意思呢？是指在栈上分配了一个指向堆内存的指针p，会先在堆中分配内存的大小，然后调用operator new分配内存，然后返回这块内存的首地址，放入栈中。

那么释放呢？是deletep吗？错了，应该是deletep[],这是为了告诉编译器，删除的是一个数组。

 

堆和栈的具体区别：

1、管理方式不同：对于栈而言，是由编译器自动管理，无需手工控制，对于堆来说，释放工作是由程序来控制的，不注意就会产生内存泄漏。

2、空间大小：一般来说在32位系统下，堆内存可以达到4G的空间，从这个角度来说，堆内存几乎是没有什么限制的。但是对于栈来讲，一般都是有一定的空间太小的。

3、碎片问题：对于堆来讲，频繁的New/Delete势必会造成内存空间的不连续，从而造成大量的碎片，而导致程序效率降低。对于栈来讲，则不会存在这个问题，因为栈是先进后出的队列，他们是如此的一一对应，以至于永远都不可能有一个内存块从栈中间弹出。

4、生长方向：对于堆来说，生长方向是向上，也就是说向着内存地址增加的方向;对于栈来讲，它的生长方向是向下的，是向着内存地址减小的方向增长。

5、分配方式：堆都是动态分配的，没有静态分配的堆。栈有两种分配方式：静态分配和动态分配。静态分配是编译器完成的，比如局部变量的分配。动态是由alloca函数进行分配的，但是栈的动态分配和堆是不同的，他的动态分配是由编译器进行释放，无需我们手工实现。

6、分配效率：栈是机器系统提供的数据结构，计算机会在底层对栈提供支持：分配专门的寄存器存放栈的地址，压栈出栈都有专门的指令执行，这就决定了栈的效率比堆高。堆是由C/C++函数库提供，它的机制是复杂的，例如为了分配一块内存，库函数会按照一定的算法在堆内存中搜索足够大小的可用空间，如果没有足够大小的空间，就有可能调用系统功能去增加程序数据段的内存空间，显示，堆的效率比栈要低得多。

 

常见的内存错误及其对策：

1、内存分配未成功，却使用了它。

常用的解决办法是：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。

2、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困：一是没有初始化的概念;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，但并不代表全部都是。所以进化论用何种方式创建数组，都别忘了赋初值，即使是赋零值也不可省略，不要嫌麻烦。

3、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for循环语句中，循环次数很容易搞错，导致数组操作越界。

4、忘记释放内存，造成内存泄漏。

含有这种错误的函数每被调用一次就丢失一块内存。刚开始的时候系统内存充足，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成对，程序中的malloc与free的使用次数一定要相同（new/delete同理）。

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窨是否已经释放了内存，些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。防止将来未被初始化的内存作为有值使用。

【规则3】避免数组或指针的下标越界，特别要当心发生“＋1”或者“－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”。