c++ 内存视角

# 动态内存管理

生命周期管理最佳实践

```c++

优先使用栈对象和智能指针

对于资源管理类，遵循RAII原则

明确所有权语义：

独占所有权：unique\_ptr

共享所有权：shared\_ptr

无所有权：原始指针或引用

在多线程环境中特别注意共享对象的生命周期

使用移动语义优化资源转移

避免从构造函数中泄漏资源

考虑使用工厂函数返回智能指针

```

# 内存管理

1 优先使用栈对象

2 为必须使用new的情况编写RAII包装器

```

对象创建时机：

堆 & 栈\\

栈：适用于生命周期明确，作用域内使用\\

堆：适用于需要动态生命周期管理的对象\\

线程安全创建对象\\

单例模式与工厂模式\\

初始化与延迟初始化\\

异常安全与资源管理（RAII 智能指针shared\_ptr weak\_ptr）\\

初始化、销毁\\

Qt父子机制\\

QObject  //继承自QObject的类，建议用父子关系管理内存\\

结合QThread使用
```

## 栈分配

```c++

void MyClass::showMessage() {

QMessageBox msgBox;  // 栈上创建，自动释放

msgBox.setText("Hello");

msgBox.exec();

}

```

## 堆分配+指定parent

// 在类成员中

```c++

MainWindow::MainWindow(QWidget \*parent)

: QMainWindow(parent)

{

m\_button \= new QPushButton("Save", this); // this 作为 parent

m\_label \= new QLabel("Status", this);

}

```

## 智能指针组合

// 使用 QSharedPointer 管理无 parent 的对象

```c++

QSharedPointer<QFile> file = QSharedPointer<QFile\>::create("data.txt");

```

// 或者使用 std::unique\_ptr

```c++

std::unique\_ptr<QTimer\> timer(new QTimer());

```

C++ 里可能出现的内存问题大致有这么几个方面：

```c++

1. 缓冲区溢出（buffer overrun）。

2. 空悬指针/野指针。

3. 重复释放（double delete）。

4. 内存泄漏（memory leak）。

5. 不配对的 new\[\]/delete。

6. 内存碎片（memory fragmentation）。

```

```c++

1. 缓冲区溢出：用 std::vector<char\>/std::string 或自己编写 Buffer class 来管理缓冲区，自动记住用缓冲区的长度，并通过成员函数而不是裸指针来修改缓冲区。

2. 空悬指针/野指针：用 shared\_ptr/weak\_ptr，这正是本章的主题。

3. 重复释放：用 scoped\_ptr，只在对象析构的时候释放一次。

4. 内存泄漏：用 scoped\_ptr，对象析构的时候自动释放内存。

5. 不配对的 new\[\]/delete：把 new\[\] 统统替换为 std::vector/scoped\_array(unique\_ptr)。

6. 内存碎片：暂时不需要处理

```

# 指针

```c++

shared\_ptr  //共享所有权 ，引入计数

使用场景：

普通对象分配

对象共享所有权

作为类成员

make\_shared  //宏，不需要new，用一个控制块连接shared\_ptr

```

```c++

1 直接使用new + shared\_ptr构造函数

std::shared\_ptr<MyClass\> ptr(new MyClass());  // 这里确实调用了new；；控制块和对象内存一起分配，共有两次分配；会有内存泄漏问题(如果shared\_ptr初始化失败，之前new的内存将不会被释放)

VS xx = new class(); shared\_ptr(xx)     //和上一种写法比，多了双重释放风险

2 使用std::make\_shared

auto ptr = std::make\_shared<MyClass\>();

3 从已有的shared\_ptr创建

auto ptr2 = ptr  //auto 自动类型推导

auto ptr3(ptr)

4 从weak\_ptr升级

std::weak\_ptr<MyClass> weak = ptr;

auto ptr4 = weak.lock

```

一个类多个实例\\

多个指针共享一个对象所有权\\

管理动态数组

结论：\\

优先使用make\_shared；只有在需要自定义删除器或者特殊内存时才直接用new；避免混合使用new和shared\_ptr的裸指针构造函数\\

自定义删除：文件句柄需要特殊关闭方式；数组需要delete\[\]\\

需要自定义内存分配方式：aligned\_alloc分配对齐内存\\

需要延迟初始化\\

需要共享同一个对象的多个不同指针\\

需要避免make\_shared的内存捆绑

```c++

make\_shared 会将对象和控制块分配在连续内存中，这意味着即使所有 shared\_ptr 都释放了，如果还有 weak\_ptr 存在，对象占用的内存可能不会立即释放（因为控制块需要保留）

make\_shared 不支持自定义删除器，如果需要自定义删除器，必须直接使用 shared\_ptr 构造函数

weak\_ptr 不能直接解引用，必须先用 lock() 方法转换为 shared\_ptr

unique\_ptr  //独占所有权

weak\_ptr  //观察而不拥有

scope\_ptr  //作用域结束时自动释放所管理的对象

```

# RAII vs 智能指针

特性  自定义 RAII 类  智能指针\\

资源释放逻辑  完全自定义  固定为 delete/deleter\\

多资源管理  单类管理多个资源  每个指针管理一个资源\\

移动语义支持  可自定义  自动提供\\

线程安全性  自行实现  内置支持(shared\_ptr)\\

开发效率  需要更多代码  快速简单\\

性能开销  可优化到最小  有引用计数开销\\

适用场景  复杂资源管理  简单内存管理