【C++】024、new[]与delete[]配对使用

一、new\[\]与delete\[\]

• new\[\]与delete\[\]必须配对使用，这是铁律，否则会触发未定义行为

• 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。

• 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：

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）

• 错误写法：int *p = new int10; delete p;

• int没有析构函数，不会因为析构函数导致内存泄漏问题

• 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。

• 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

• 错误用法：string *p = new string(); delete\[\] p; 结果会立即崩溃。

• 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。

• 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

1. 绝对禁止裸new\[\] 和 delete\[\] 出现在业务代码中

2. 用vector<T> 替代动态数组，内部实现了new\[\]/delete\[\]配对

3. 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\[\]