CPP Programming | Chapter 8：动态内存管理

Chapter 8 动态内存管理

动态内存基础

栈内存和堆内存

栈内存特点：更好的局部性，对象自动销毁

```c++ int y = 2;


- 堆内存特点：运行期动态扩展，需要显式释放

  - ```c++
    int* y = new int(2);
    //......
    delete y;

在c++中通常使用new和delete构造、销毁对象
对象的构造分为两步：分配内存与在所分配的内存上构造对象；对象的销毁与之类似
new的几种形式
- 构造单一对象/对象数组
- nothrow new，int* y = new {std::nothrow} int[5]{};//内存分配失败不抛出异常，输出空指针
- placement new，
  - ```c++ char ch[sizeof(int)]; int* y = new (ch) int(4);
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  - new auto，`int* y = new auto(3);`
  
  - new与对象对齐
  
  - delete 的常见用法
  
  - 销毁单一对象/对象数组
  
  - ```c++
  int* ptr = new int[5];
  delete[] ptr;
- placement delete
使用new与delete的注意事项
- 根据分配的是单一对象还是数组，采用相应的方式销毁
- delete nullptr
- 不能delete一个非new返回的内存
- 同一块内存不能delete多次
调整系统自身的new/delete行为
- 不要轻易使用

智能指针

使用new与delete的问题：内存所有权不清晰，容易产生不销毁，多销毁的情况
C++的解决方案：智能指针
- auto_ptr（c++17删除）
- shared_ptr/uniuqe_ptr/weak_ptr

shared_ptr——基于引用计数的共享内存解决方案

基本用法

``` #include std::shared_ptr x(new int(3)); // 等价于 int* x = new int(3);


  - reset() /get() 方法

    - get()返回T*

- 指定内存回收逻辑

- std::make_shared

- 对对象数组的支持（C++17支持shared_ptr<T[]>；C++20支持make_shared分配数组）

- 注意：shared_ptr管理的对象不要调用delete销毁

- unique_ptr——独占内存的解决方案

  - 基本用法

    - ```c++
      std::unique_ptr<int> x(new int(3));
      std::unique_ptr<int> y = std::move(x); // y夺走x地址的所有权

unique_ptr 不支持复制，但可以移动

为unique_ptr指定内存回收逻辑

```c++ void fun(int* ptr) { std::cout << "fun is called"; delete ptr; } int main() { std::shared_ptr x(new int(3), fun); // 为x指定删除器fun，unique_ptr不能指定删除器 }


- weak_ptr——防止循环引入而引入的智能指针

  - 基于shared_ptr构造
  - lock() 方法

### 动态内存的相关问题

- sizeof不会返回动态分配的内存大小

- 使用分配器（allocator）来分配内存

  - ```c++
    std::allocator<int> al;
    int* ptr = al.allocate(3);//只分配内存，没有初始化

使用malloc/free来管理内存

int *p1 = malloc(4*sizeof(int)); // 这三条语句分配内存等价
int *p2 = malloc(sizeof(int[4]));
int *p3 = malloc(4*sizeof *p3);

free(p1);
free(p2);
free(p3);

使用aligned_alloc来分配对齐内存
动态内存与异常安全，避免异常后内存没有释放导致内存泄露
C++对于垃圾回收的支持