【C++】面试常问八股

5、内存管理

野指针

• 野指针指的是未进行初始化 或未清零的指针，不是NULL指针
• 野指针产生原因及解决方案：
  • 指针变量未初始化：指针变量定义时若未初始化，则其指向的地址是随机的，不为NULL；定义时初始化为NULL 或合法内存地址。
  • 指针被free（）或delete之后未置空（NULL）：free（）和delete将指针指向的内存释放掉（操作系统回收指针指向的内存区域），但是指针变量本身的值不会自动重置；释放内存后立即清空 / 使用智能指针。【if(p!=NULL)只能判断是否为显式空指针】
  • 指针操作超出了变量的作用范围：返回指向栈内存的指针是野指针，栈区内存（局部变量/函数参数）在函数结束时会被释放

内存泄漏

• 程序在运行过程中，动态分配的堆内存（new）因未正确释放而无法被重新使用的现象。随着程序运行时间的增长，泄漏的内存会逐渐累积，最终可能导致系统可用内存耗尽、程序性能下降甚至崩溃。

• 内存泄漏的原因：

  • 类的构造函数和析构函数中没有匹配的调用new和delete函数（对象生命周期内动态分配的资源未正确释放 ）:
    • ①堆区创建对象占用内存，却未释放
    • ②类的构造函数中动态地分配了内存，但是析构函数未释放内存，或未正确释放内存
  • 浅拷贝导致重复释放或资源未释放：两个对象指向同一内存，析构时均尝试释放该内存，导致双重释放错误。

  class ShallowCopyClass {
  public:
      int* data;
      ShallowCopyClass(int val) { data = new int(val); }
      ~ShallowCopyClass() { delete data; }
      // 未定义拷贝构造函数，使用默认浅拷贝
  };
  
  ShallowCopyClass a(5);
  ShallowCopyClass b = a; // 浅拷贝，b.data 与 a.data 指向同一内存
  // 析构时，a 和 b 的析构函数均会 delete 同一内存，导致崩溃！

  • 基类析构函数未声明为虚函数:C++ 多态机制要求通过虚函数表动态绑定析构函数。若基类析构函数非虚，delete 基类指针时仅调用基类析构函数，子类析构逻辑被跳过;将基类析构函数声明为虚函数，确保子类析构链正确执行

  class Base {
  public:
      Base() { /* 基类资源分配 */ }
      ~Base() { /* 仅释放基类资源 */ } // 非虚析构
  };
  
  class Derived : public Base {
  public:
      int* derived_data;
      Derived() { derived_data = new int(10); }
      ~Derived() { delete derived_data; } // 不会被调用！
  };
  
  Base* obj = new Derived();
  delete obj; // 仅调用 Base::~Base(), Derived::~Derived() 未执行，derived_data 泄漏！