当使用std::list<std::string>时,我偶然发现了堆栈溢出问题std::string的内存泄漏,其中一个注释说:

不要用那么多new。我看不出你为什么在任何地方都用新的。你可以在c++中通过值创建对象,这是使用该语言的一个巨大优势。您不必分配堆上的所有内容。不要像Java程序员那样思考。

我不太确定他这么说是什么意思。

为什么在c++中应该尽可能多地根据值创建对象,这在内部有什么不同?我误解了答案吗?


当前回答

因为堆栈速度更快,而且防漏

在c++中,只需要一条指令就可以为给定函数中的每个局部作用域对象在堆栈上分配空间,而且不可能泄漏任何内存。该评论意图(或应该意图)说“使用堆栈而不是堆”之类的话。

其他回答

避免过度使用堆的一个值得注意的原因是为了性能——特别是涉及c++使用的默认内存管理机制的性能。虽然在简单的情况下分配可以非常快,但是在没有严格顺序的情况下对大小不一致的对象执行大量的新建和删除操作不仅会导致内存碎片,而且还会使分配算法复杂化,并且在某些情况下绝对会破坏性能。

这就是创建内存池要解决的问题,可以减轻传统堆实现的固有缺点,同时仍然允许您在必要时使用堆。

不过,最好还是完全避免这个问题。如果可以将它放到堆栈中,那么就这样做。

有两种广泛使用的内存分配技术:自动分配和动态分配。通常,每个对象都有相应的内存区域:堆栈和堆。

堆栈

堆栈总是按顺序分配内存。它可以这样做,因为它要求您以相反的顺序释放内存(先入,后出:FILO)。这是许多编程语言中局部变量的内存分配技术。它非常非常快,因为它需要最少的簿记,并且下一个要分配的地址是隐式的。

在c++中,这被称为自动存储,因为存储是在作用域结束时自动声明的。一旦当前代码块(使用{}分隔)的执行完成,该代码块中所有变量的内存将被自动收集。这也是调用析构函数来清理资源的时刻。

Heap

堆支持更灵活的内存分配模式。记账更复杂,分配更慢。因为没有隐式释放点,你必须手动释放内存,使用delete或delete[] (C中的free)。然而,没有隐式释放点是堆灵活性的关键。

使用动态分配的原因

即使使用堆速度较慢,并可能导致内存泄漏或内存碎片,动态分配也有很好的用例,因为它的限制较少。

使用动态分配的两个关键原因:

You don't know how much memory you need at compile time. For instance, when reading a text file into a string, you usually don't know what size the file has, so you can't decide how much memory to allocate until you run the program. You want to allocate memory which will persist after leaving the current block. For instance, you may want to write a function string readfile(string path) that returns the contents of a file. In this case, even if the stack could hold the entire file contents, you could not return from a function and keep the allocated memory block.

为什么动态分配往往是不必要的

在c++中,有一个简洁的构造叫做析构函数。这种机制允许您通过将资源的生命周期与变量的生命周期对齐来管理资源。这种技术被称为RAII,是c++的特点。它将资源“包装”到对象中。Std::string就是一个很好的例子。这个代码片段:

int main ( int argc, char* argv[] )
{
    std::string program(argv[0]);
}

实际上分配的内存是可变的。string对象使用堆分配内存,并在析构函数中释放内存。在这种情况下,您不需要手动管理任何资源,仍然可以获得动态内存分配的好处。

特别地,它在这段代码中暗示:

int main ( int argc, char* argv[] )
{
    std::string * program = new std::string(argv[0]);  // Bad!
    delete program;
}

存在不需要的动态内存分配。该程序需要更多的输入(!),并引入了忘记释放内存的风险。这样做没有明显的好处。

为什么你应该尽可能多地使用自动存储

基本上,最后一段总结了一下。尽可能多地使用自动存储会使你的程序:

打字更快; 跑起来更快; 不容易发生内存/资源泄漏。

加分

在引用的问题中,还有其他的关注点。特别是下面的类:

class Line {
public:
    Line();
    ~Line();
    std::string* mString;
};

Line::Line() {
    mString = new std::string("foo_bar");
}

Line::~Line() {
    delete mString;
}

实际上比下面这个更有风险:

class Line {
public:
    Line();
    std::string mString;
};

Line::Line() {
    mString = "foo_bar";
    // note: there is a cleaner way to write this.
}

原因是std::string正确地定义了一个复制构造函数。考虑下面的程序:

int main ()
{
    Line l1;
    Line l2 = l1;
}

使用原始版本,这个程序可能会崩溃,因为它对同一个字符串使用了两次delete。使用修改后的版本,每个Line实例将拥有自己的字符串实例,每个实例都有自己的内存,并且都将在程序结束时释放。

其他的笔记

由于上述原因,RAII的广泛使用被认为是c++中的最佳实践。然而,还有一个不太明显的额外好处。基本上,它比各个部分的和要好。整个机构组成。这尺度。

如果你使用Line类作为构建块:

 class Table
 {
      Line borders[4];
 };

Then

 int main ()
 {
     Table table;
 }

分配四个std::string实例,四个Line实例,一个Table实例和所有字符串的内容,所有的东西都会自动释放。

原因很复杂。

首先,c++不进行垃圾收集。因此,对于每一个new,必须有一个对应的delete。如果您没有将此删除,那么您就有内存泄漏。现在,对于这样一个简单的例子:

std::string *someString = new std::string(...);
//Do stuff
delete someString;

这很简单。但是如果“Do stuff”抛出异常会发生什么?哎呀:内存泄漏。如果“做事情”问题提前回归会发生什么?哎呀:内存泄漏。

这是最简单的情况。如果你碰巧将这个字符串返回给某人,现在他们必须删除它。如果他们把它作为参数传递,接收它的人需要删除它吗?什么时候删除?

或者,你可以这样做:

std::string someString(...);
//Do stuff

没有删除。对象是在“堆栈”上创建的,一旦超出作用域就会被销毁。您甚至可以返回对象,从而将其内容传递给调用函数。你可以将对象传递给函数(通常作为引用或const-reference: void SomeFunc(std::string &iCanModifyThis, const std::string &iCantModifyThis)。等等。

全部不需要new和delete。不存在谁拥有内存或谁负责删除它的问题。如果你有:

std::string someString(...);
std::string otherString;
otherString = someString;

可以理解为otherString拥有someString数据的副本。它不是指针;它是一个单独的对象。它们可能碰巧具有相同的内容,但你可以在不影响另一个的情况下更改其中一个:

someString += "More text.";
if(otherString == someString) { /*Will never get here */ }

明白了吗?

Pre-C + + 17:

因为即使您将结果包装在智能指针中,它也容易发生细微的泄漏。

考虑一个“小心”的用户,他记得在智能指针中包装对象:

foo(shared_ptr<T1>(new T1()), shared_ptr<T2>(new T2()));

这段代码很危险,因为不能保证在T1或T2之前构造shared_ptr。因此,如果新T1()或新T2()中的一个在另一个成功后失败,那么第一个对象将被泄露,因为不存在shared_ptr来销毁和释放它。

解决方法:使用make_shared。

Post-C + + 17:

这不再是一个问题:c++ 17对这些操作的顺序施加了约束,在这种情况下,确保每次调用new()必须立即构造相应的智能指针,中间没有其他操作。这意味着,在调用第二个new()时,可以保证第一个对象已经被包装在其智能指针中,从而防止在抛出异常时发生任何泄漏。

Barry在另一个回答中提供了关于c++ 17引入的新求值顺序的更详细的解释。

感谢@Remy Lebeau指出这在c++ 17中仍然是一个问题(尽管不是那么严重):shared_ptr构造函数可能无法分配它的控制块和抛出,在这种情况下,传递给它的指针不会被删除。

解决方法:使用make_shared。

新就是新目标。

Recall why goto is so reviled: while it is a powerful, low-level tool for flow control, people often used it in unnecessarily complicated ways that made code difficult to follow. Furthermore, the most useful and easiest to read patterns were encoded in structured programming statements (e.g. for or while); the ultimate effect is that the code where goto is the appropriate way to is rather rare, if you are tempted to write goto, you're probably doing things badly (unless you really know what you're doing).

New也类似——它经常被用来使事情变得不必要的复杂和难以阅读,最有用的使用模式可以被编码到各种各样的类中。此外,如果您需要使用任何新的使用模式,而这些模式还没有标准类,您可以编写自己的类来编码它们!

我甚至认为new比goto更糟糕,因为需要对new和delete语句进行配对。

像goto一样,如果您认为需要使用new,那么您可能做得很糟糕——特别是如果您在一个类的实现之外这样做,这个类的目的是封装您需要做的任何动态分配。