从内存分配谈起
在步入正题之前，先声明一下，本公众号面向的是有一定基础的开发者，不过田老师会尽可能的用浅显易懂的语言把一些重要的、常用的技术点深入浅出的讲解出来，愿大家阅读、分享、共同学习，共同提高。
言归正传，大家在平时的开发过程中，发生内存错误是件非常麻烦的事情，编译器不能自动发现这些错误，只有在程序运行时才会被捕捉到，而这些错误大多没有明显的症状，时隐时现，来无影，去无踪，在面对这些问题时，要想做到望闻诊切，然后药到病除，不如，让我们从头理一理内存的那些个事儿。
内存是CPU和硬盘进行沟通的桥梁，CPU是处理器，是大脑和核心，内存和硬盘是存储器，受CPU的指挥。
CPU工作的时候：
1：需要从存储器把数据取出来。
2：进行运算，要不停的对存储器读写。
3：计算出结果，再返回到存储器进行存储。
如果硬盘够快的话，就不需要内存了，但硬盘太慢了，所以由硬盘担任1和3的工作，由内存分担硬盘2的工作，所以说内存就相当于硬盘和CPU之间的中转站。
而我们一般写的程序经过预处理（主要是一些代码文本的替换工作）、编译（生成汇编代码）、链接（多个目标文件，库拼合的过程）、生成二进制的可执行文件保存在硬盘中，当运行可执行程序时，操作系统会把执行文件从硬盘拷贝到内存，之后CPU就从内存中读取执行文件的命令，CPU不断的一条指令一条指令的读取和执行。
内存一般包括只读存储器（ROM）,随机存储器(RAM),以及高速缓存(CACHE)。ROM是只读存储器，一般用于存放计算机的基本程序和数据，如BIOS,CPU对ROM是只读不存。
而我们开发中提到的内存指的是计算机的随机存储器（RAM）,一个由C/C++编译的程序占用的内存分为以下几个部分：
（1）全局区（静态区）：内存在程序编译时就已经分配好，这块内存在程序的整个运行期间都存在。速度快、不容易出错，因为有系统会善后。例如全局变量，static变量等。
（2）栈区：由程序自动向操作系统申请分配以及回收，速度快，使用方便，但程序员无法控制。若分配失败，则提示栈溢出错误。在执行函数时，函数内局部变量的存储单元都在栈上创建，函数执行结束时这些存储单元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中，效率很高，但是分配的内存容量有限。栈区向地址减小的方向增长。
（3）堆区：即动态内存分配。程序在运行的时候用malloc或new申请任意大小的内存，程序员自己负责在何时用free或delete释放内存。动态内存的生存期由程序员决定，使用非常灵活。如果在堆上分配了空间，就有责任回收它，否则运行的程序会出现内存泄漏，另外频繁地分配和释放不同大小的堆空间将会产生堆内碎块。注意与数据结构中的堆不是一回事儿。堆区是向高地址扩展的，是不连续的。
（4）文字常量区：存放常量字符串的内存，程序结束后由系统释放。
（5）程序代码区：存放函数体的二进制代码。
内存分配如图所示，下是低地址，上是高地址：
环境变量和命令行参数 |
栈区 |
堆区 |
未初始化的全局区（静态区） |
初始化的全局区（静态区） |
代码段 |
了解了内存分配的机理后，让我们看看常见的内存错误以及有哪些对策：
1、在使用指针时，内存分配还没成功。
编程新手常犯这种错误，因为他们没有意识到内存分配会不成功。常用解决办法是，在使用内存之前检查指针是否为NULL。如果指针p是函数的参数，那么在函数的入口处用assert(p!=NULL)进行检查。如果是用malloc或new来申请内存，应该用if(p==NULL) 或if(p!=NULL)进行防错处理。
2、内存分配虽然成功，但是尚未初始化就引用它。
犯这种错误主要有两个起因：一是没有初始化的观念；二是误以为内存的缺省初值全为零，导致引用初值错误（例如数组）。
内存的缺省初值究竟是什么并没有统一的标准，尽管有些时候为零值，我们宁可信其无不可信其有。所以无论用何种方式创建数组，都别忘了赋初值，即便是赋零值也不可省略，不要嫌麻烦。
3、 内存分配成功并且已经初始化，但操作越过了内存的边界。
例如在使用数组时经常发生下标“多1”或者“少1”的操作。特别是在for循环语句中，循环次数很容易搞错，导致数组操作越界。
4、 忘记了释放内存，造成内存泄露。
含有这种错误的函数每被调用一次就丢失一块内存。刚开始时系统的内存充足，你看不到错误。终有一次程序突然死掉，系统出现提示：内存耗尽。动态内存的申请与释放必须配对，程序中malloc与free的使用次数一定要相同，否则肯定有错误（new/delete同理）。
5、释放了内存却继续使用它。
有三种情况：
（1）程序中的对象调用关系过于复杂，实在难以搞清楚某个对象究竟是否已经释放了内存，此时应该重新设计数据结构，从根本上解决对象管理的混乱局面。
（2）函数的return语句写错了，注意不要返回指向“栈内存”的“指针”或者“引用”，因为该内存在函数体结束时被自动销毁。
（3）使用free或delete释放了内存后，没有将指针设置为NULL。导致产生“野指针”。
附：malloc和new的区别：
（1）new、delete是操作符，可以重载，只能在C++中使用。
（2）malloc、free是函数，可以覆盖，C、C++中都可以使用。
（3）new 可以调用对象的构造函数，对应的delete调用相应的析构函数。
（4）malloc仅仅分配内存，free仅仅回收内存，并不执行构造和析构函数
（5）new、delete返回的是某种数据类型指针，malloc、free返回的是void指针。