一、new\[\]与delete\[\]
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new\[\]与delete\[\]必须配对使用,这是铁律,否则会触发未定义行为
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可能会导致程序崩溃,是否崩溃具体还要看,数组中元素类型是否有非平凡析构函数,以及编译器实现是否在分配时记录了元素个数。
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乱用delete最坏的情况是内存泄漏,和堆元数据损坏。
二、new\[\]调用的底层操作
当执行 T *p = new Tn; 时编译器除了给数组对象分配内存和调用构造函数外,还做了两个操作:
1、记录元素个数:
- 为了在delete\[\]时知道需要调用多少次析构函数,编译器通常在返回指针的前方(头部)存储元素个数n
2、返回偏移地址:
- 返回给p的地址,并不是原始分配内存的起始地址,而是原始地址+头部大小的位置。
数据分配地址示意图:
cpp
实际分配的内存块(由堆管理器管理):
┌──────────────┬─────────────────────────────────────┐
│ 头部 (Header) │ 元素0 │ 元素1 │ ... │ 元素n-1 │
│ 存储 n 的值 │ (对象) │ (对象) │ │ (对象) │
└──────────────┴─────────────────────────────────────┘
↑
p 指向这里(用户拿到的地址)
三、乱用delete的三个场景
1、数组元素有非平凡析构函数(string,自定义类)
- 错误写法: string *p = new string10; delete p;
部分对象的析构函数未调用,导致内存泄漏
- 因为delete p 只会调用p0 这一个元素的析构函数,而p1到p9的析构函数完全不被调用,如果这些string内部持有堆内存,这9个字符串的内部内存全部泄漏
堆元数据损坏导致崩溃
- delete会把p的地址直接传给底层operate delete,也就是free函数,但free需要的是原始分配内存的起始地址(头部之前的地址),现在传给他的事便宜后的地址p,堆管理器找不到对应的头部元数据,会将这块内存的元数据胡乱解析,导致堆内存链表断裂,程序通常不会立刻崩溃,而是会在下一次malloc/free时触发corruption崩溃。
2、数据元素是平凡类型(int char等)
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错误写法:int *p = new int10; delete p;
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int没有析构函数,不会因为析构函数导致内存泄漏问题
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而且因为int没有析构函数,p底层地址也不会存储头部计数,传给delete的地址free正好是正确的原始地址。
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但是有些编译器会因为开启了优化,导致处理头部对齐策略时立刻发生崩溃。
3、反向调用,用delete\[\]释放new单个对象
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错误用法:string *p = new string(); delete\[\] p; 结果会立即崩溃。
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原理:delete\[\]会假定p前面有元素个数的头部内存,于是他去p地址的前面读取一个整数当做n,然后试图循环调用n次对象的构造函数。
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而p前面的内促是随机垃圾值,n是个天文数字,程序会疯狂调用析构函数,访问非法地址。
四、工程实战原则
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绝对禁止裸new\[\] 和 delete\[\] 出现在业务代码中
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用vector<T> 替代动态数组,内部实现了new\[\]/delete\[\]配对
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如果非要用原始数组,用智能指针unique_ptr<T\[\]>,在析构时会自动调用delete\[\]