c++ 中new与delete的探究以及小问题

data_structure

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一、new运算符

从自由存储为 type-name 的对象或对象数组分配内存，并将已适当分类的非零指针返回到对象。

1.1、new 的工作方式

包含new运算符的表达式执行三类操作：

• 定位并保留要分配的对象的存储，此阶段完成后，将分配正确的存储量，但它还不是对象。
• 初始化对象。 初始化完成后，将为成为对象的已分配存储显示足够的信息。
• 返回指向派生自 new-type-name 或 type-name的指针类型的对象的指针。 程序使用此指针来访问最近分配的对象。
  （简单来说，就是先分配内存，再构造对象，然后返回指针）

new 运算符调用函数 operator new，为数组以及基本类型对象分配存储
类对象可基于每个类定义其自己的 operator new 静态成员函数。

1.2、关于如何分配内存量

当编译器遇到用于分配类型 type 的对象的 new 运算符时，它将发布对 type::operator new( sizeof( type ) ) 的调用。因此，new 运算符可以为对象分配正确的内存量。

1.3、关于分配失败

如果不成功，则 new 将返回零或引发异常（std::bad_alloc）
例如下面的测试：

#include <iostream>
using namespace std;
#define NUM 500000000
int main() {
    int *p = new int[NUM];
    if (p == 0x0) {
        cout << "内存不足" << endl;
        system("pause");
    }
    else
    {
        cout << "分配成功" << endl;
        system("pause");
    }
    return 0;
}

在VS下面，只会返回异常如下图：

当调整数据较小时(350000000)，可以分配成功.

后修改测试代码，

    for (int i = 0; ;i++)
    {
        int *p = new int[10000];
        if (p == 0x0) {
            cout << "内存不足" << endl;
            system("pause");
        }
    }

发现，少量多次分配，基本不会出现大问题。程序可以分配到2G内存之后，报出std::bad_alloc异常。

VC平台

现在换到VC平台，调用分配大块内存，默认为抛出0，而不是异常。

1.4、解决方法

来自微软中国
处理失败的内存分配要求的方法：
编写自定义恢复例程来处理此类失败，然后通过调用 _set_new_handler 运行时函数来注册您的函数。

二、delete 运算符

2.1、用处

用于删除用new申请的空间，释放空间块。

2.2、注意点

• 使用对象的 delete 运算符释放其内存。 在对象中删除后取消引用指针的程序，可能会有不可预知的结果或崩溃。
• 当 delete用于释放C++类对象的内存时，对象的析构函数会在释放对象内存前调用 (如果对象具有析构函数)。
• 如果对 delete运算符的操作的是一个可修改的左值，那么在对象删除后其值是未定义的。

三、其他问题

3.1在使用deltet后，需要把指针置空

如：

delete L.head;     
L.head=NULL;

那么问题来了：为什么在delete L.head后，还需要赋值为空，是否多余？

测试：

int main() {
    int *p = new int;
    *p=5;
    delete p;
    p=NULL;
}

1、在执行了new之后，返回一个地址给p，

2、然后，p赋值5；

3、接下来delete p；值变成未知值。

但注意！这边并没有把p给释放掉，也就是说，p仍然指向了，一个内存单元，与之前的区别在于，原来那个单元是我自己申请的，属于我管，但是，现在我不想要了， 把他扔掉了，那这块就不归我管了，就好比把房子卖了，保存了钥匙。实际上，程序“应该”已经不具备管理这个内存单元的权利，但是我却没把权利完全给交出去一样.所以，一旦有其他程序，利用了这个内存单元（好比其他人把房子买了过去），而我恰巧操作不当，使用了这个本身不归我管理的“钥匙”，那么就会造成程序的紊乱。（换句话说，就是指向内存块不合法！）

4、因此，我们需要执行第四步，置空。

这样，就不会产生野指针，造成紊乱。

3.2、悬垂指针

3.2.1定义

当所指向的对象被释放或者收回，但是对该指针没有作任何的修改，以至于该指针仍旧指向已经回收的内存地址，此情况下该指针便称悬垂指针。

3.2.2成因

1、 在许多编程语言中，显示地从内存中删除一个对象或者返回时通过销毁栈帧，并不会改变相关的指针的值。该指针仍旧指向内存中相同的位置，即使指针所指的内容已经被删除。一旦误操作该指针，会导致错误。
2、 当一个指针指向的内存被释放后就会变成悬垂指针。可以避免这个问题的一种方法是在释放它的引用后把指针重置为NULL。

3.2.3来自百科的一种解决方法

引入智能指针可以防止垂悬指针出现。一般是把指针封装到一个称之为智能指针类中，这个类中另外还封装了一个使用计数器，对指针的复制等操作将导致该计数器的值加1，对指针的delete操作则会减1，值为0时，指针为NULL

3.3内存泄露

这是与悬垂指针相对立的一个问题。

3.3.1定义

memory leak指由于疏忽或错误造成程序未能释放已经不再使用的内存的情况。内存泄漏并非指内存在物理上的消失，而是应用程序分配某段内存后，由于设计错误，失去了对该段内存的控制，因而造成了内存的浪费。

3.3.2演示

举个简单的例子:
定义一个节点类，然后一次生成5个节点。进行一些操作。

 struct Node 
{
    int a;
    Node* next;
};
void main() 
{
    Node *pHead=new Node;
    pHead->a=0;
    pHead->next=NULL;
    Node *p=pHead;
    for (int i=0;i<5;i++)
    {
        p->next=new Node;
        p=p->next;
        p->a=i+1;
    }
    p->next=NULL;
    while (pHead)
    {
        cout<<pHead->a<<endl;
        pHead=pHead->next;
    }
} 

程序理所当然的运行了：

结果看上去也没错，输出了5个值。

但是请注意，如果还有后续操作，会发现，根本找不到之前的元素了！

这就产生了内存泄露，那些元素除非是在程序运行结束，否则空间根本不可能被释放！这是小程序，看不出来，如果在一个大程序中也犯如此低级错，那么程序将消耗巨额内存。