10、动态内存管理：new与delete、动态数组、内存泄漏与避免

说到动态内存管理，很多初学者会觉得有点抽象。说白了，就是程序运行时，你主动跟操作系统要一块内存来用，用完了再还回去。C++里干这事儿的工具就是 new 和 delete。我刚开始学的时候，总觉得这玩意儿跟普通变量没啥区别，直到有一次写了个服务端程序，跑了三天三夜，内存暴涨到几个G……嗯，从那以后我再也不敢小看内存管理了。

为什么需要动态内存？

你想想看，写代码的时候，很多时候你根本不知道程序运行时会需要多少内存。比如一个聊天软件，用户发多少条消息？存多少个联系人？这些在编译时都是未知的。动态内存就是用来解决这个问题的——运行时按需分配。

静态分配（比如 int arr[100]）是在栈上，大小固定，函数结束自动释放。动态分配是在堆上，大小灵活，但必须手动释放。我个人的习惯是：能用栈就别用堆，除非你真的需要动态大小或者对象生命周期需要跨函数。

new 和 delete 的基本用法

先看个最简单的例子：

int* p = new int;      // 分配一个 int 大小的内存
*p = 42;
cout << *p << endl;
delete p;              // 释放内存

这里 new int 返回一个指针，指向堆上的一块内存。用完之后必须 delete，否则内存就泄漏了。我见过不少新手写代码，new 完了就忘了 delete，程序跑着跑着内存就炸了。

还可以在 new 的时候直接初始化：

int* p = new int(100);      // 分配并初始化为 100
double* d = new double(3.14);
string* s = new string("hello");

动态数组

动态数组用 new[] 和 delete[] 来管理。注意，这里的方括号不能省：

int n = 10;
int* arr = new int[n];      // 分配 n 个 int 的数组

for (int i = 0; i < n; ++i) {
    arr[i] = i * 2;
}

delete[] arr;               // 必须用 delete[]，不能用 delete

这里有个坑，我踩过不止一次：new[] 必须配 delete[]，new 必须配 delete。混用的话，行为是未定义的。说白了就是程序可能崩溃，也可能不崩溃，但内存管理已经乱套了。

动态数组也可以初始化：

int* arr = new int[5]{1, 2, 3, 4, 5};   // C++11 起支持

内存泄漏——看不见的杀手

内存泄漏是什么？就是你 new 了一块内存，但忘了 delete。这块内存就永远无法被回收了，直到程序退出。如果程序长期运行，泄漏的内存越积越多，最终会耗尽系统资源。

我曾经维护过一个后台服务，每处理一次请求就泄漏 100 字节。刚开始没事，跑了两个月后，内存占用从 50MB 涨到了 2GB，最后系统 OOM 把进程杀了。排查起来特别痛苦，因为泄漏点藏得很深。

常见的泄漏场景

我总结了几种最容易踩的坑：

• 提前 return 忘了 delete：函数中间 return 了，后面的 delete 没执行到。
• 异常导致跳过 delete：new 之后抛了异常，delete 没机会执行。
• 指针被覆盖：给指针重新赋值，原来的内存地址丢了，再也找不回来。
• 容器里的指针没释放：vector 里存了 raw pointer，clear 的时候只清掉了指针本身，没释放指向的内存。

看个典型的错误例子：

void func() {
    int* p = new int(42);
    if (someCondition) {
        return;      // 泄漏了！delete 没执行
    }
    delete p;
}

正确的做法是：要么保证每个出口都有 delete，要么用智能指针。我个人强烈推荐后者。

如何避免内存泄漏？

嗯，这里要重点说说。避免泄漏有几种思路：

1. 用智能指针：std::unique_ptr 和 std::shared_ptr 会自动管理生命周期。这是现代 C++ 的首选方案。
2. RAII 思想：资源获取即初始化。把内存管理封装到类里，构造时 new，析构时 delete。
3. 成对编写：new 和 delete 写在一起，中间不要插太多逻辑。
4. 使用工具检测：Valgrind、AddressSanitizer 等工具可以帮你找出泄漏点。

看个智能指针的例子：

#include <memory>

void func() {
    std::unique_ptr<int> p = std::make_unique<int>(42);
    // 不用手动 delete，离开作用域自动释放
    if (someCondition) {
        return;      // 没问题，智能指针会处理
    }
    // 这里也不用操心
}

说实话，自从 C++11 普及了智能指针，我写代码就很少直接 new/delete 了。除非是底层库或者性能极度敏感的场景，否则智能指针完全够用。

动态内存管理的核心逻辑

下面这张图帮你理清思路：

避坑指南

最后，分享几个我亲身踩过的坑：

嗯，动态内存管理就讲这么多。记住一句话：谁分配，谁释放。只要遵循这个原则，配合智能指针，大部分内存问题都能避免。

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