C++中的内存管理（一）

C++定义了两个运算符来分配和释放内存。 new分配内存， delete释放 new分配的内存。值得注意的是，使用这两个指针的类通常不能依赖于默认的拷贝、赋值、析构函数。

#include <cstring>
#include <iostream>class MyString {
private:char* data;
public:MyString(const char* str = "") {data = new char[strlen(str) + 1];strcpy(data, str);}// 拷贝构造（深拷贝）MyString(const MyString& other) {data = new char[strlen(other.data) + 1];strcpy(data, other.data);}// 赋值运算符（深拷贝）MyString& operator=(const MyString& other) {if (this != &other) {delete[] data;data = new char[strlen(other.data) + 1];strcpy(data, other.data);}return *this;}// 析构函数~MyString() {delete[] data;}void print() const {std::cout << data << std::endl;}
};int main() {MyString a("Hello");MyString b = a;  // 调用拷贝构造b.print();MyString c;c = a;           // 调用赋值运算符c.print();
}

• 默认拷贝构造 / 赋值运算符 只是做浅拷贝，会直接复制指针值。

• 两个对象就会指向同一块堆内存，析构时会导致重复释放（double free）。

• 自己写可以确保做深拷贝，让每个对象管理自己独立的内存。

动态分配和初始化对象

在自由空间分配的内存是无名的，因此new无法为其分配的对象命名，而是返回一个指向该对象的指针。

默认情况下，动态分配的对象是默认初始化的，这意味着内置类型或组合类型对象的值将是未定义的，而类类型对象将用默认构造函数初始化。

int *pi = new int; //指向未定义的int
string *ps = new string; //指向初始化为空的string

除了默认初始化之外，还可以通过传统的构造方式（圆括号）、列表初始化（花括号）：

int *pi = new int(1024); //指向对象的值为1024
string *ps = new string(10, '9'); //指向值为“9999999999”vector<int> *pv = new vector<int>{0, 1, 2, 3, 4};

值得注意的是，传统构造初始化，若不加参数，则进行值初始化。对于定义了自己的构造函数的类类型来说，值初始化和默认初始化都是通过默认构造函数来初始化。但是对于内置类型：值初始化有着良好定义的值，而默认初始化的对象的值则是未定义的。类似的，对于类中的内置类型成员，如果没有显示初始化，而是仅使用默认构造函数的话，则它们的值也是未定义的。

• 配合auto

auto p1 = new auto(obj); //指向一个与obj相同类型的对象，该对象使用obj初始化

• 配合const

const int *pci = new const int(1024);
const string *pcs = new const string;

内存耗尽

int *p1 = new int; //如果分配失败，new抛出std::bad_alloc
int *p2 = new (nothrow) int; //如果分配失败，new返回一个空指针

释放动态内存

我们传递给delete的指针必须指向动态分配的内存，或者是一个空指针。释放一块并非new分配的内存，或者将相同的指针释放多次，其行为是未定义的。

使用new的动态内存管理非常容易出错：

• 忘记delete内存，造成内存泄漏；
• 使用已经释放掉的对象，悬空指针；
• 同一块内存被释放两次。

delete之后重置指针

当我们在delete一个指针之后，指针值就无效了。但在很多机器上指针依然保存着已经释放掉的动态内存地址。即成了悬空指针。虽然可以在delete之后，将其赋值为nullptr，但这只提供了有限的保护：

int *p(new int(42)); //p指向动态内存
auto q = p; //q指向相同的动态内存
delete p; //p、q都无效
p = nullptr; //重置p

上列中并没有重置到指针q，还是容易出错。在实际系统中，查找指向相同内存的所有指针是异常困难的。因此需要更加安全的方法来使用动态内存。