C語言記憶體管理(林銳博士的文章)
阿新 • • 發佈：2019-01-20
7.1記憶體分配方式
記憶體分配方式有三種：
（1） 從靜態儲存區域分配。記憶體在程式編譯的時候就已經分配好，這塊記憶體在程式的整個執行期間都存在。例如全域性變數，static變數。
（2） 在棧上建立。在執行函式時，函式內區域性變數的儲存單元都可以在棧上建立，函式執行結束時這些儲存單元自動被釋放。棧記憶體分配運算內置於處理器的指令集中，效率很高，但是分配的記憶體容量有限。
（3） 從堆上分配，亦稱動態記憶體分配。程式在執行的時候用malloc或new申請任意多少的記憶體，程式設計師自己負責在何時用free或delete釋放記憶體。動態記憶體的生存期由我們決定，使用非常靈活，但問題也最多。
7.2常見的記憶體錯誤及其對策
發生記憶體錯誤是件非常麻煩的事情。編譯器不能自動發現這些錯誤，通常是在程式執行時才能捕捉到。而這些錯誤大多沒有明顯的症狀，時隱時現，增加了改錯的難度。有時使用者怒氣衝衝地把你找來，程式卻沒有發生任何問題，你一走，錯誤又發作了。
常見的記憶體錯誤及其對策如下：
u 記憶體分配未成功，卻使用了它。
程式設計新手常犯這種錯誤，因為他們沒有意識到記憶體分配會不成功。常用解決辦法是，在使用記憶體之前檢查指標是否為NULL。如果指標p是函式的引數，那麼在函式的入口處用assert(p!=NULL)進行檢查。如果是用malloc或new來申請記憶體，應該用if(p==NULL) 或if(p!=NULL)進行防錯處理。
u 記憶體分配雖然成功，但是尚未初始化就引用它。
犯這種錯誤主要有兩個起因：一是沒有初始化的觀念；二是誤以為記憶體的預設初值全為零，導致引用初值錯誤（例如陣列）。
記憶體的預設初值究竟是什麼並沒有統一的標準，儘管有些時候為零值，我們寧可信其無不可信其有。所以無論用何種方式建立陣列，都別忘了賦初值，即便是賦零值也不可省略，不要嫌麻煩。
u 記憶體分配成功並且已經初始化，但操作越過了記憶體的邊界。
例如在使用陣列時經常發生下標“多1”或者“少1”的操作。特別是在for迴圈語句中，迴圈次數很容易搞錯，導致陣列操作越界。
u 忘記了釋放記憶體，造成記憶體洩露。
含有這種錯誤的函式每被呼叫一次就丟失一塊記憶體。剛開始時系統的記憶體充足，你看不到錯誤。終有一次程式突然死掉，系統出現提示：記憶體耗盡。
動態記憶體的申請與釋放必須配對，程式中malloc與free的使用次數一定要相同，否則肯定有錯誤（new/delete同理）。
u 釋放了記憶體卻繼續使用它。
有三種情況：
（1）程式中的物件呼叫關係過於複雜，實在難以搞清楚某個物件究竟是否已經釋放了記憶體，此時應該重新設計資料結構，從根本上解決物件管理的混亂局面。
（2）函式的return語句寫錯了，注意不要返回指向“棧記憶體”的“指標”或者“引用”，因為該記憶體在函式體結束時被自動銷燬。
（3）使用free或delete釋放了記憶體後，沒有將指標設定為NULL。導致產生“野指標”。
l 【規則7-2-1】用malloc或new申請記憶體之後，應該立即檢查指標值是否為NULL。防止使用指標值為NULL的記憶體。
l 【規則7-2-2】不要忘記為陣列和動態記憶體賦初值。防止將未被初始化的記憶體作為右值使用。
l 【規則7-2-3】避免陣列或指標的下標越界，特別要當心發生“多1”或者“少1”操作。
l 【規則7-2-4】動態記憶體的申請與釋放必須配對，防止記憶體洩漏。
l 【規則7-2-5】用free或delete釋放了記憶體之後，立即將指標設定為NULL，防止產生“野指標”。
記憶體分配方式有三種：
（1） 從靜態儲存區域分配。記憶體在程式編譯的時候就已經分配好，這塊記憶體在程式的整個執行期間都存在。例如全域性變數，static變數。
（2） 在棧上建立。在執行函式時，函式內區域性變數的儲存單元都可以在棧上建立，函式執行結束時這些儲存單元自動被釋放。棧記憶體分配運算內置於處理器的指令集中，效率很高，但是分配的記憶體容量有限。
（3） 從堆上分配，亦稱動態記憶體分配。程式在執行的時候用malloc或new申請任意多少的記憶體，程式設計師自己負責在何時用free或delete釋放記憶體。動態記憶體的生存期由我們決定，使用非常靈活，但問題也最多。
7.2常見的記憶體錯誤及其對策
發生記憶體錯誤是件非常麻煩的事情。編譯器不能自動發現這些錯誤，通常是在程式執行時才能捕捉到。而這些錯誤大多沒有明顯的症狀，時隱時現，增加了改錯的難度。有時使用者怒氣衝衝地把你找來，程式卻沒有發生任何問題，你一走，錯誤又發作了。
常見的記憶體錯誤及其對策如下：
u 記憶體分配未成功，卻使用了它。
程式設計新手常犯這種錯誤，因為他們沒有意識到記憶體分配會不成功。常用解決辦法是，在使用記憶體之前檢查指標是否為NULL。如果指標p是函式的引數，那麼在函式的入口處用assert(p!=NULL)進行檢查。如果是用malloc或new來申請記憶體，應該用if(p==NULL) 或if(p!=NULL)進行防錯處理。
u 記憶體分配雖然成功，但是尚未初始化就引用它。
犯這種錯誤主要有兩個起因：一是沒有初始化的觀念；二是誤以為記憶體的預設初值全為零，導致引用初值錯誤（例如陣列）。
記憶體的預設初值究竟是什麼並沒有統一的標準，儘管有些時候為零值，我們寧可信其無不可信其有。所以無論用何種方式建立陣列，都別忘了賦初值，即便是賦零值也不可省略，不要嫌麻煩。
u 記憶體分配成功並且已經初始化，但操作越過了記憶體的邊界。
例如在使用陣列時經常發生下標“多1”或者“少1”的操作。特別是在for迴圈語句中，迴圈次數很容易搞錯，導致陣列操作越界。
u 忘記了釋放記憶體，造成記憶體洩露。
含有這種錯誤的函式每被呼叫一次就丟失一塊記憶體。剛開始時系統的記憶體充足，你看不到錯誤。終有一次程式突然死掉，系統出現提示：記憶體耗盡。
動態記憶體的申請與釋放必須配對，程式中malloc與free的使用次數一定要相同，否則肯定有錯誤（new/delete同理）。
u 釋放了記憶體卻繼續使用它。
有三種情況：
（1）程式中的物件呼叫關係過於複雜，實在難以搞清楚某個物件究竟是否已經釋放了記憶體，此時應該重新設計資料結構，從根本上解決物件管理的混亂局面。
（2）函式的return語句寫錯了，注意不要返回指向“棧記憶體”的“指標”或者“引用”，因為該記憶體在函式體結束時被自動銷燬。
（3）使用free或delete釋放了記憶體後，沒有將指標設定為NULL。導致產生“野指標”。
l 【規則7-2-1】用malloc或new申請記憶體之後，應該立即檢查指標值是否為NULL。防止使用指標值為NULL的記憶體。
l 【規則7-2-2】不要忘記為陣列和動態記憶體賦初值。防止將未被初始化的記憶體作為右值使用。
l 【規則7-2-3】避免陣列或指標的下標越界，特別要當心發生“多1”或者“少1”操作。
l 【規則7-2-4】動態記憶體的申請與釋放必須配對，防止記憶體洩漏。
l 【規則7-2-5】用free或delete釋放了記憶體之後，立即將指標設定為NULL，防止產生“野指標”。