C++内存管理：new/delete与内存泄漏实战

一、上期回顾

掌握函数模板、类模板、泛型编程、模板特化，理解了 STL 容器能适配任意类型的底层原因。今天攻坚C++ 内存管理，搞定 new/delete、内存分区、野指针、内存泄漏四大核心痛点。

二、C/C++ 程序内存五大分区

程序运行时内存划分为 5 块，面试必背：

栈区：局部变量、函数形参、栈对象；自动分配自动释放
堆区：new/malloc 开辟的空间；手动申请手动释放
全局 / 静态区：全局变量、static 静态变量；程序全程存在
常量区：字符串常量、const 全局常量；只读不可修改
代码区：存放二进制程序指令，只读

三、malloc/free 与 new/delete 核心区别

1. C 语言 malloc/free

只分配原始内存，不调用构造、析构函数
需要强转类型、手动计算字节大小
不会初始化内存

int* p = (int*)malloc(sizeof(int));
free(p);

2. C++ new/delete

分配内存 + 自动调用构造函数
释放内存 + 自动调用析构函数
无需计算大小、无需强转
支持数组形式 new [] /delete []

int* p = new int;
delete p;

// 数组开辟
int* arr = new int[5];
delete[] arr;

核心区别总结

new 自动调用构造，malloc 只开空间
new 无需强转、自动计算大小
delete 自动调用析构，free 直接回收内存
数组必须配对 new[] 和 delete[]

四、new 的三种使用形式

复制代码

// 1. 普通开辟单个变量
int* p1 = new int;

// 2. 开辟并初始化
int* p2 = new int(100);

// 3. 开辟数组
int* p3 = new int[5];

五、内存泄漏成因与规避

什么是内存泄漏

堆空间用new申请后，没有 delete 释放，程序不退出内存一直占用。

常见泄漏场景

函数内 new，没有返回也没有释放
指针重新赋值，旧地址丢失无法释放
类中堆成员，析构函数没写 delete

避坑原则

谁申请，谁释放；成对使用 new/delete

六、野指针成因与危害

野指针定义

指向非法未知内存的指针，没有有效指向。

产生原因

指针未初始化，随机地址
指针指向栈变量，变量销毁后指针悬空
内存释放后，未把指针置空

规避方法

定义指针初始化为 nullptr
释放内存后立刻置空
不访问悬空指针

// 规范写法
int* p = new int;
delete p;
p = nullptr; // 置空，避免野指针

七、内存经典错误示范

错误 1：重复释放

复制代码

int* p = new int;
delete p;
delete p;   // 崩溃，重复释放

错误 2：数组不匹配 delete []

复制代码

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

错误 3：野指针访问

复制代码

int* p;
*p = 10;  // 未初始化，野指针崩溃

八、构造析构与 new/delete 联动演示

复制代码

#include <iostream>
using namespace std;

class Test
{
public:
    Test(){cout << "构造函数调用" << endl;}
    ~Test(){cout << "析构函数调用" << endl;}
};

int main()
{
    // 栈对象：自动构造、自动析构
    Test t1;

    // 堆对象：new触发构造，delete触发析构
    Test* t2 = new Test;
    delete t2;

    return 0;
}

运行结果：

复制代码

构造函数调用
构造函数调用
析构函数调用
析构函数调用

九、今日核心总结

内存五分区：栈、堆、全局静态、常量、代码区
new/delete 比 malloc/free 多了构造析构调用
数组必须严格配对 new[] 和 delete[]
内存泄漏：new 不 delete；野指针：未初始化 / 悬空指针
开发规范：指针初始化为空、释放后置空、成对申请释放

十、课后练习

用 new 开辟单个 int 并初始化，delete 释放
尝试不 delete 观察内存泄漏逻辑
定义未初始化指针，理解野指针危害