C++的内存管理

前言

C++内存管理 包括 静态内存管理、自动内存分配、动态内存管理 三个方面。

静态内存管理

静态内存管理（Static Memory）。

特点

• 分配方式：内存地址在编译期确定，程序启动时分配。

• 生命周期：与程序生命周期一致，直到程序结束才释放。

• 存储位置：全局/静态存储区（包括全局变量、static 变量、字符串常量等）。

优点

• 无需手动管理：由系统自动分配和释放。

• 高效访问：内存地址固定，访问速度快。

缺点

• 内存占用：始终占用内存，即使不再使用。

• 潜在问题：滥用静态变量可能导致代码耦合、线程不安全或不可预测的副作用。

自动内存分配

自动内存分配（Automatic Memory）。

特点

• 分配方式：在栈（Stack）上分配，由编译器自动管理。

• 生命周期：变量进入作用域时分配，离开作用域时自动释放（如函数返回或代码块结束）。

• 存储位置：栈内存（由系统管理，大小有限，默认几 MB）。

优点

• 高效安全：分配/释放仅需移动栈指针，速度快且无泄漏风险。

• 作用域隔离：变量生命周期与代码逻辑严格绑定，减少意外访问。

缺点

• 栈溢出：栈空间有限，大对象或深递归可能崩溃。

• 灵活性差：无法动态调整大小或延长生命周期。

动态内存管理

动态内存管理（Dynamic Memory）。

C++的动态内存管理有多种实现方式：

• new、delete操作符。
• 智能指针。
• 通过 RAII（Resource Acquisition Is Initialization，资源获取即初始化）管理内存等资源。

特点

• 手动分配与释放：通过 new/delete 或 malloc/free 或 智能指针 管理。

• 生命周期可控：对象存活时间由程序员决定。

• 灵活性高：可动态分配任意大小的内存（如运行时确定数组大小）。

使用场景

• 需要动态调整大小的数据结构（如链表、树）。

• 对象生命周期超出当前作用域（如跨函数传递数据）。

• 大内存需求（避免栈溢出）。

缺点

• 内存泄漏：忘记释放内存。

• 悬空指针：访问已释放的内存。

• 碎片化：频繁分配/释放导致内存碎片。