C++ 中常见的动态内存问题
C++ 的动态内存管理（通过 new/delete 或 new[]/delete[]）是强大但危险的功能。如果使用不当，会导致严重的运行时错误、内存泄漏、安全漏洞甚至程序崩溃。下面列出实际项目中最常见的动态内存问题，按严重性和出现频率排序，并附带原因、后果和示例。
1. 内存泄漏（Memory Leak）
- 描述：动态分配的内存没有被正确释放，程序占用内存越来越多。
- 原因：忘记
delete，或在异常/提前返回时未释放。 - 后果：长期运行的程序（如服务器）内存耗尽，导致性能下降或崩溃。
- 示例：
cpp void bad() { int* p = new int[1000]; return; // 忘记 delete[] p → 泄漏 }
2. 重复释放（Double Delete / Double Free）
- 描述：同一块内存被释放两次。
- 原因：多个指针指向同一块内存，其中一个释放后另一个再释放。
- 后果：未定义行为，通常导致程序崩溃（heap corruption）。
- 示例：
cpp int* p1 = new int; int* p2 = p1; delete p1; delete p2; // 双删 → 崩溃
3. 释放后使用（Use After Free）
- 描述：内存释放后继续访问（读/写）。
- 原因：释放后指针未置为空（悬空指针/dangling pointer）。
- 后果：未定义行为，可能读到垃圾数据或引发崩溃；严重时可被利用为安全漏洞。
- 示例：
cpp int* p = new int(42); delete p; std::cout << *p; // 使用已释放内存 → 未定义行为
4. new 和 delete 不匹配（Mismatch new/delete）
- 描述：用
new分配却用delete[]释放，或反之。 - 原因：数组用
new[]分配，必须用delete[]释放。 - 后果：未定义行为，常导致堆损坏或只释放部分内存。
- 示例：
int* arr = new int[10]; delete arr; // 错误！应该 delete[] arr int* p = new int; delete[] p; // 错误！应该 delete p
5. 未初始化动态内存
- 描述：分配后未初始化就使用。
- 原因：
new默认不初始化（除非用()）。 - 后果：读取垃圾值，导致逻辑错误。
- 示例：
cpp int* p = new int; // 值是未定义的 std::cout << *p; // 垃圾值 int* p2 = new int(); // 正确：初始化为0
6. 越界访问（Buffer Overflow / Out-of-Bounds）
- 描述：动态分配的数组访问超出范围。
- 原因：C++ 不检查数组边界。
- 后果：覆盖相邻内存，导致数据损坏或安全漏洞。
- 示例：
cpp int* arr = new int[5]; arr[10] = 42; // 越界写 → 未定义行为
7. 异常安全问题（Exception Safety）
- 描述：在异常抛出时，动态内存未被释放。
- 原因：手动管理资源时异常中断正常流程。
- 示例：
cpp void bad() { int* p = new int; some_function_that_throws(); // 异常 → p 未 delete }
如何避免这些问题（现代 C++ 最佳实践）
现代 C++（C++11 及以后）强烈建议避免裸指针（raw pointers）手动管理动态内存，改用以下方式：
| 问题类型 | 推荐解决方案 | 原因 |
|---|---|---|
| 所有手动管理问题 | 智能指针：std::unique_ptr、std::shared_ptr、std::weak_ptr | 自动释放，RAII 原则 |
| 容器内存管理 | 标准容器：std::vector、std::string、std::map 等 | 自动管理内存，无需 new/delete |
| 异常安全 | RAII + 智能指针/容器 | 异常时自动析构释放资源 |
| 越界访问 | std::vector::at() 或 gsl::span | 提供边界检查（调试模式） |
示例：正确做法
#include <memory>
#include <vector>
void good() {
auto p = std::make_unique<int>(42); // unique_ptr 自动释放
std::vector<int> vec(1000); // 自动管理内存
vec[0] = 10; // 安全访问
} // 离开作用域自动释放所有资源总结：在现代 C++ 项目中，几乎不应该出现裸 new/delete（除极少数性能极致场景）。一旦看到代码里有大量 new/delete，就大概率存在潜在内存问题。使用智能指针和标准容器，能彻底避免上述 90% 以上的动态内存问题。
如果你正在维护老项目，建议逐步用 std::unique_ptr 替换手动管理指针。
