指针部分释疑之二：内存的分配及内存错误类型

二、内存的分配及内存错误类型

1.内存的分配方式

内存分配方式有三种：

（1）从静态存储区域分配。内存在程序编译的时候就已经分配好，这块内存在程序的整个运行期间都存在。例如全局变量，static变量。

（2）在栈上创建。在执行函数时，函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建，函数执行结束时这些存储单元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中，效率很高，但是分配的内存容量有限。

（3）从堆上分配，亦称动态内存分配。程序在运行的时候用malloc或new申请任意多少的内存，程序员自己负责在何时用free或delete释放内存。动态内存的生存期由我们决定，使用非常灵活，但问题也最多。

2.new、delete/malloc、free

malloc与free是C++/C语言的标准库函数，new/delete是C++的运算符。它们都可用于申请动态内存和释放内存。

对于非内部数据类型的对象而言，光用maloc/free无法满足动态对象的要求。对象在创建的同时要自动执行构造函数，对象在消亡之前要自动执行析构函数。由于malloc/free是库函数而不是运算符，不在编译器控制权限之内，不能够把执行构造函数和析构函数的任务强加于malloc/free。

因此C++语言需要一个能完成动态内存分配和初始化工作的运算符new，以及一个能完成清理与释放内存工作的运算符delete。注意new/delete不是库函数，而是C++的运算符。

把new和delete与malloc和free混在一起用也是个坏想法。对一个用new获取来的指针调用free，或者对一个用malloc获取来的指针调用delete，理论上是可以的，但其后果是不可预测的。大家都知道“不可预测”的意思：它可能在开发阶段工作良好，在测试阶段工作良好，但也可能会最后在你最重要的客户的脸上爆炸。

3.delete和free对指针做了什么

大家都知道delete和free都是释放内存的，但是释放的内存是谁的内存？是指针变量在内存中的空间还是指针变量指向的内存？这个大家一定要弄清楚，答案是后者。

char *p = (char *) malloc(100);

strcpy(p, “hello”);

free(p); // p 所指的内存被释放，但是p所指的地址仍然不变

// 释放的概念只是一种对该段内存unlock，而并不是删掉p中所存储的地址值

…

if(p != NULL) // 没有起到防错作用，因为p是有值的

{

strcpy(p, “world”); // 出错

}

这里有很重要的两个原则：

（1）指针消亡了，并不表示它所指的内存会被自动释放。

（2）内存被释放了，并不表示指针会消亡或者成了NULL指针

因此，一旦我们用了new或malloc申请了空间，切记要用delete或free进行释放之；一旦用delete或free将动态申请的内存释放了，一定不要忘了将指针变量赋值为Null。

PS：如果申请的空间是一个动态数组，用delete释放的时候切记要在delete后面加上[]，否则delete只会释放数组的第一个元素的空间，后面的都不会被释放掉，造成内存泄露。

4.动态内存不释放会怎么样

很多初学指针的人在用new/malloc申请空间后经常会忘记将空间delete/free，而且从效果上来看也没什么，甚至会认为系统会自动释放，看下例：

void main(void)

{

float *p = NULL;

while(TRUE)

{

p = new float[1000000];

cout << “eat more memory！” << endl;

}

}

这段程序运行一下，明显是一个无限循环，典型的只有new而没有delete的情况，找一个内存监控软件查看一下内存损失情况就明白了。如果强行Ctrl+C终止程序，然后关掉VC会怎么样？申请的空间会释放吗？答案是不会，一定不会！

有时我们为确保安全性喜欢将程序这样写：

void main(void)

{

float *p = NULL;

while(TRUE)

{

p = new float[1000000];

cout << “eat memory” << endl;

if(p==NULL)

exit(1);

}

}

看上去很好，即申请不成功（即内存被全部吃掉）就会调用exit（1）而将该“坏”程序杀掉，这样有用吗？不一定。

在32位系统中，操作系统支持“虚存”，内存用完了，自动用硬盘空间顶替。所以，我们在写程序动态申请内存的时候一定要注意这方面的问题。