（！常识！）C++中的内存泄漏和野指针——如何产生？如何避免？解决方案？基本原理？面试常问重点内容？

作者：求一个demo

内容通俗易懂，没有废话，文章最后是面试常问内容 （建议通过标题目录学习）

废话不多说，我们直接开始------>>>>>>

一、内存泄漏

1、定义：指程序在动态分配内存后，无法释放已经已经分配的内存。

2、产生原因：

①忘记调用delete或delete[]释放内存。

②异常导致内存释放代码未执行。

③指针被重新赋值前没有释放原内存。

3、示例：

cpp 复制代码

// 示例1: 基本内存泄漏
void memoryLeak1() {
    int* ptr = new int(10); // 分配内存
    // 忘记delete
    // delete ptr;
}

// 示例2: 异常导致的内存泄漏
void memoryLeak2() {
    int* ptr = new int(20);
    throw std::runtime_error("Oops"); // 抛出异常
    delete ptr; // 永远不会执行
}

// 示例3: 指针重赋值导致泄漏
void memoryLeak3() {
    int* ptr = new int(30);
    ptr = new int(40); // 原内存泄漏
    delete ptr; // 只释放了第二个分配的内存
}

4、危害：

①程序内存占用的越来越多。

②长时间运行可能导致内存耗尽。

③性能下降。

5、解决方案：

①使用智能指针（unique_ptr、shared_ptr）。

②确保每个new都有delete。

③RAII原则（在对象的构造中获取资源，在对象的析构中释放资源）。

④编写异常安全代码（保证程序异常时，能正确释放资源）（try-catch）。

二、野指针

1、定义：指向已经释放或无效内存的指针。

2、产生原因：

①指针指向的对象已被释放。

②指针未初始化。

③指针指向的局部变量已经超出作用域。

3、示例：

cpp 复制代码

// 示例1: 指向已释放内存
void danglingPointer1() {
    int* ptr = new int(100);
    delete ptr; // 释放内存
    *ptr = 200; // 危险！ptr现在是野指针
}

// 示例2: 指向局部变量
int* danglingPointer2() {
    int local = 300;
    return &local; // 返回局部变量的地址
} // local超出作用域，指针变为野指针

// 示例3: 未初始化指针
void danglingPointer3() {
    int* ptr; // 未初始化
    *ptr = 400; // 危险！访问随机内存地址
}

4、危害：

①访问野指针导致未定义行为。

②可能造成程序崩溃。

③可能访问其他数据。

④可能造成信息泄漏。

5、解决方案：

①释放内存后将指针置空。

②使用智能指针。

③初始化所有指针。

④避免返回局部变量的指针/引用。

cpp 复制代码

// 安全使用指针
void safePointer() {
    // 方案1: 使用智能指针
    auto smartPtr = std::make_unique<int>(500);
    
    // 方案2: 释放后置nullptr
    int* ptr = new int(600);
    delete ptr;
    ptr = nullptr; // 现在访问ptr会引发明确错误
    
    // 方案3: 使用引用代替指针
    int value = 700;
    int& ref = value; // 引用比指针更安全
}

三、内存泄漏与野指针检测工具

1、常用工具：

①Valgrind（当程序在 Valgrind 环境下运行时，Valgrind 会对程序的内存操作进行拦截和监控。它会模拟一个虚拟的 CPU 环境，跟踪每一次内存分配和释放操作，记录内存的使用情况）（linux/macOS）。

cpp 复制代码

valgrind --leak-check=full ./your_program

②AddressSanitizer(gcc)。

cpp 复制代码

gcc -fsanitize=address -g your_program.c -o your_program

③Dr.Memory（Windows/linux）。

④Visual Studio Debugger (Windows)。

四、最佳操作规范

1、优先使用智能指针，而不是裸指针：

①unique_ptr用于独占所有权。

②shared_ptr用于共享所有权。

③weak_ptr用于打破循环引用。

2、遵循RAII原则：

①资源获取后立马初始化。

②构造函数获取资源，析构函数释放资源。

3、避免手动内存管理：

①使用标准库容器（vector、string等），代替动态数组。

②使用对象而非指针。

4、异常安全编程：

①确保异常发生时，资源能正确释放。

5、代码规范：

①每个new对应一个delete。

②释放后立刻将指针置为nullptr。

③避免返回裸指针。

五、内存泄漏与野指针对比

①定义上：内存泄漏是指分配的内存无法被释放；野指针是指指向无效内存的指针。

②原因上：内存泄漏是指忘记delete/异常/指针重赋值；野指针是指对象已释放/返回局部变量/未初始化。

③危害上：内存泄漏会导致内存耗尽/性能下降；野指针导致未定义/崩溃/信息泄漏。

④检测上：都是使用Valgrind/AddressSanitizer。

⑤解决方法上：内存泄漏可以使用RAII原则/智能指针；野指针可以指针都初始化/智能指针/使用引用。

六、校招面试常问内容

1、什么是内存泄漏？危害是什么？

（1）内存泄漏：程序失去对内存的掌控，导致无法释放内存。

（2）危害：

①程序内存占用持续增长。

②内存可能逐渐被耗尽。

③性能下降，可能导致程序崩溃。

2、列举几种导致内存泄漏的场景？

①new之后忘记delete。

②异常发生在delete代码之前，导致delete被跳过。

③原内存丢失。

cpp 复制代码

void leak3() {
    int* p = new int(30);
    p = new int(40); // 原内存泄漏
    delete p; // 只释放第二个
}

3、如何避免内存泄漏？

①使用智能指针。

②编写异常释放资源代码（try-catch）。

③确保每个new都有delete。

④使用RAII原则（构造获取资源，析构释放资源）。

⑤使用标准库容器（vector/string）代替动态数组。

4、什么是野指针？危害是什么？

（1）野指针：指向已释放或无效的内存。

（2）危害：

①未定义行为。

②导致程序崩溃或数据损坏。

③导致信息泄露。

5、野指针典型场景？

①delete释放后仍旧使用释放内存的指针。

②返回局部变量地址。

6、如何避免野指针？

①使用智能指针。

②delete释放资源后置nullptr。

③使用引用代替指针。

最后，如有不足和错误的地方，期待私信指正！