malloc/free和new/delete的区别 以及 内存泄漏

内存管理常见面试题

1. malloc/free和new/delete的区别

malloc/free和new/delete的共同点是：都是从堆上申请空间，并且需要用户手动释放。不同的地方是：

1. malloc和free是函数，new和delete是操作符
2. malloc申请的空间不会初始化，new可以初始化
3. malloc申请空间时，需要手动计算空间大小并传递，new只需在其后跟上空间的类型即可
4. malloc的返回值为void*, 在使用时必须强转，new不需要，因为new后跟的是空间的类型
5. malloc申请空间失败时，返回的是NULL，因此使用时必须判空，new不需要，但是new需要捕获异常
6. 申请自定义类型对象时，malloc/free只会开辟空间，不会调用构造函数与析构函数，而new在申请空间
   后会调用构造函数完成对象的初始化，delete在释放空间前会调用析构函数完成空间中资源的清理

2. 内存泄漏

2.1 什么是内存泄漏，内存泄漏的危害 ???

什么是内存泄漏：

• 内存泄漏并不是说内存丢了, 而是指因为疏忽或错误造成程序未能释放没有归还给系统 , 且已经不再使用的内存的情况, 失去了对该段内存的控制， 造成了这段内存我不用 别人也用不了的情况 , 导致内存资源的浪费。

内存泄漏的危害：

• 长期运行的程序出现内存泄漏，影响很大，如操作系统、后台服务等等，出现内存泄漏会导致响应越来越慢，最终卡死。
• 一般的内存泄漏不严重, 比如我们在运行程序时 变得很卡, 关掉重启就能解决了; 但是对我们的服务器来说, 一旦运行 就得不间断地持续运行七八年, 这要是产生内存泄漏, 就会产生很大危害, 产生事故.

下面是可能发生内存泄漏的两种场景:

void MemoryLeaks(){
	// 1.内存申请了忘记释放 
	int* p1 = (int*)malloc(sizeof(int));
	int* p2 = new int;
 
	// 2.异常安全问题 在申请空间和释放空间中间有一段代码出现异常, 导致空间也不会被释放 
	int* p3 = new int[10];
 	Func(); // 这里Func函数抛异常导致 delete[] p3未执行，p3没被释放.
 
	delete[] p3;
}

2.2 内存泄漏分类

C/C++程序中一般我们关心两种方面的内存泄漏：

• 堆内存泄漏(Heap leak)
  堆内存指的是程序执行中依据须要分配通过malloc / calloc / realloc / new等从堆中分配的一块内存，用完后必须通过调用相应的 free或者delete 删掉。假设程序的设计错误导致这部分内存没有被释放，那么以后这部分空间将无法再被使用，就会产生Heap Leak。
• 系统资源泄漏
  指程序使用系统分配的资源，比方套接字、文件描述符、管道(linux打开文件上限是512个)等没有使用对应的函数释放掉，导致系统资源的浪费，严重可导致系统效能减少，系统执行不稳定。

2.3 如何避免内存泄漏

• 工程前期良好的设计规范，养成良好的编码规范，申请的内存空间记着匹配的去释放。ps：这个理想状态。但是如果碰上异常时，就算注意释放了，还是可能会出问题。需要下一条智能指针来管理才有保证。
• 采用RAII思想或者智能指针来管理资源。
• 有些公司内部规范使用内部实现的私有内存管理库。这套库自带内存泄漏检测的功能选项。
• 出问题了使用内存泄漏工具检测。ps：不过很多工具都不够靠谱，或者收费昂贵。

总结:

内存泄漏非常常见，解决方案分为两种：1、事前预防型。如智能指针等。2、事后查错型。如泄漏检测工具. 后期会具体介绍到如何避免内存泄漏

3 如何一次在堆上申请4G(8个f)的内存？

先来看看一段程序,

#include <iostream>
using namespace std;

int main(){
	void* p = new char[0xfffffffful];
	cout << "new:" << p << endl;

	return 0; 
}

这个在编辑器上会报错, 显示无效的4G申请的大小, 因为32位程序的最大寻址空间是4G(包括内核空间, 内核空间不能用),我们最大也就能申请2-3G空间, 我们要想申请4G空间, 得把程序改为64位程序. 在64位程序下 就可以申请到了, 其寻址空间是2^64, 相当于4G的4G, 空间大了