C++一分钟之-动态内存管理：new与delete

在C++编程的广阔天地中，动态内存管理是一项不可或缺的技能。通过new与delete操作符，开发者能够按需分配和释放内存，这对于处理不确定大小的数据结构或在运行时调整资源尤为关键。然而，不当的使用也可能导致内存泄漏、悬挂指针等问题。本文旨在深入浅出地讲解new与delete的使用方法，剖析常见问题与易错点，并通过实例代码展示如何避免这些陷阱。

动态内存分配基础

new操作符

• 基本用法：new用于在堆上分配内存，返回所分配内存的首地址。例如，int *p = new int; 分配一个整型大小的内存，并将地址赋给指针p。
• 初始化分配：new还可以直接初始化分配的内存，如int *p = new int(10); 初始化为10。
• 数组分配：分配数组时使用new[]，如int *arr = new int[5]; 分配一个包含5个整数的数组。

delete操作符

• 释放单个对象：delete p; 释放由p指向的内存。
• 释放数组：释放数组时必须使用delete[]，如delete[] arr;，否则会导致未定义行为。

常见问题与易错点

1. 内存泄漏

问题描述：分配的内存没有被及时释放。 示例：

void function() {
    int *ptr = new int;
    // ...操作ptr
    // 忘记释放ptr指向的内存
}

避免方法：确保每一块new分配的内存都有对应的delete，使用智能指针可以自动管理内存。

2. 悬挂指针

问题描述：指向已释放内存的指针。 示例：

int *ptr = new int;
delete ptr;
// ptr现在是一个悬挂指针，如果再次使用可能导致未定义行为
cout << *ptr;

避免方法：释放内存后立即将指针置为nullptr，如delete ptr; ptr = nullptr;。

3. 误用delete与delete[]

问题描述：使用delete释放数组内存或使用delete[]释放单个对象的内存。 示例：

int *arr = new int[5];
delete arr; // 错误，应使用delete[]

避免方法：严格区分对象和数组的释放方式，遵循分配与释放匹配的原则。

4. 重复释放内存

问题描述：对同一块内存多次执行delete或delete[]操作。 示例：

int *ptr = new int;
delete ptr;
delete ptr; // 重复释放，错误

避免方法：释放后立即将指针置为nullptr，或者使用智能指针避免手动管理内存。

实践代码示例

下面的代码演示了如何正确使用new与delete，并利用智能指针避免内存管理错误：

#include <iostream>
#include <memory>

void properMemoryManagement() {
    // 使用unique_ptr自动管理单个对象的内存
    std::unique_ptr<int> ptr(new int(10));
    std::cout << *ptr << std::endl;

    // 使用unique_ptr管理数组
    std::unique_ptr<int[]> arr(new int[5]{1, 2, 3, 4, 5});
    for(int i = 0; i < 5; ++i) {
        std::cout << arr[i] << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
    // 不需要手动调用delete，智能指针自动处理
}

int main() {
    properMemoryManagement();
    return 0;
}

通过上述内容，我们不仅学习了new与delete的基本用法，还深入探讨了动态内存管理中常见的问题与解决方案。掌握这些原则，结合实践中的不断应用，你将能够在C++编程中更加游刃有余地控制内存，编写出既高效又健壮的代码。