Ошибка при освобождении памяти c
SQL Server In-Memory OLTP использует больше памяти, чем SQL Server, и делает это по-другому. Возможно, что объем памяти, установленный и выделенный для Выполняющаяся в памяти OLTP , станет недостаточным для растущих потребностей. В таком случае может возникнуть нехватка памяти. В этом разделе описывается восстановление из ситуации с нехваткой памяти. В статье Наблюдение и устранение неисправностей при использовании памяти вы найдете рекомендации, которые помогут вам избежать многих ситуаций нехватки памяти.
Темы данного раздела
устранить ошибки восстановления базы данных, возникающие из-за нехватки памяти
Сервер, на который восстанавливается база данных, должен иметь достаточно памяти для оптимизированных для памяти таблиц в резервной копии базы данных, в противном случае база данных не подключится к сети и будет помечена как подозрительная.
Если сервер имеет достаточный объем физической памяти, но по-прежнему возникает данная ошибка, возможно, что другие процессы используют слишком много памяти или операция восстановления не получает достаточный объем памяти из-за проблем с конфигурацией. При подобных проблемах воспользуйтесь следующими мерами, чтобы предоставить операции восстановления дополнительную память.
Временно закройте выполняющиеся приложения.
Закрыв одно или несколько выполняющихся приложений или остановив ненужные на данный момент службы, можно освободить используемую ими память для операции восстановления. Эти приложения можно будет перезапустить после успешного завершения восстановления.
Увеличьте значение MAX_MEMORY_PERCENT.
Если база данных, как и рекомендуется, привязана к пулу ресурсов, то память, доступная для операции восстановления, регулируется параметром MAX_MEMORY_PERCENT. Если значение слишком мало, восстановление завершится со сбоем. В этом фрагменте кода значение параметра MAX_MEMORY_PERCENT для пула ресурсов PoolHk увеличивается до 70 % от установленной памяти.
Если сервер выполняется на ВМ и не выделен, установите такое же значение MIN_MEMORY_PERCENT, как и MAX_MEMORY_PERCENT.
Дополнительные сведения см. в статье Рекомендации по использованию выполняющейся в памяти OLTP в среде виртуальных машин.
Дополнительные сведения о максимальных значениях параметра MAX_MEMORY_PERCENT см в разделе Процент памяти, доступной для оптимизированных для памяти таблиц и индексов.
Увеличьте значение max server memory.
Дополнительные сведения о настройке параметра Макс. памяти сервера см. в разделе Параметры конфигурации сервера "Память сервера".
устранить влияния нехватки свободной памяти на рабочую нагрузку
Очевидно, проще всего вообще избегать ситуаций, связанных с нехваткой памяти. Помочь в этом может хорошее планирование и отслеживание. Однако даже самое хорошее планирование не гарантирует стабильной работы, и возникновение нехватки памяти всегда возможно. Для устранения этой ситуации необходимо выполнить два действия.
Откройте выделенное административное соединение
SQL Server предоставляет выделенное административное соединение (DAC). С помощью выделенного административного соединения администратор может обращаться к запущенному экземпляру ядра СУБД SQL Server для устранения неполадок на сервере, даже если сервер не отвечает на другие клиентские соединения. DAC доступны в программе sqlcmd и в среде SQL Server Management Studio.
Рекомендации по использованию DAC в SSMS или sqlcmd см. в разделе Диагностическое подключение для администраторов баз данных.
Примените действие по исправлению
Для устранения проблемы с нехваткой памяти необходимо либо освободить имеющуюся память путем сокращения объема ее использования, либо выделить дополнительный объем памяти таблицам в памяти.
Освобождение имеющейся памяти
Удаление неважных строк оптимизированных для памяти таблиц и ожидание выполнения сборки мусора
Можно удалить неважные строки из оптимизированной для памяти таблицы. Сборщик мусора делает объем памяти, используемый этими строками, доступным. Компонент In-memory OLTP выполняет сбор ненужных строк агрессивно. Однако долго выполняющаяся транзакция может помешать сбору мусора. Например, если имеется транзакция, которая выполняется в течение 5 минут, все версии строк, созданные из-за операций обновления или удаления во время выполнения транзакции, не подпадают под сборку мусора.
Переместить одну или несколько строк в таблице на диске
В следующих статьях TechNet представлены рекомендации по перемещению строк из таблиц, оптимизированных для памяти, в таблицы на диске.
Увеличение объема доступной памяти
Увеличение значения MAX_MEMORY_PERCENT для пула ресурсов
Если именованный пул ресурсов для таблиц в памяти еще не создан, то его необходимо создать и привязать к нему базы данных Выполняющаяся в памяти OLTP . Инструкции по созданию пула ресурсов и привязки к нему баз данных см. в разделе Привязка базы данных с таблицами, оптимизированными для памяти, к пулу ресурсов Выполняющаяся в памяти OLTP .
Если база данных Выполняющаяся в памяти OLTP привязана к пулу ресурсов, то пользователь может увеличить процент памяти, доступной для пула. Инструкции по изменению значения MIN_MEMORY_PERCENT и MAX_MEMORY_PERCENT для пула ресурсов см. в подразделе Изменение параметров MIN_MEMORY_PERCENT и MAX_MEMORY_PERCENT для существующего пула .
Увеличьте значение MAX_MEMORY_PERCENT.
В этом фрагменте кода значение параметра MAX_MEMORY_PERCENT для пула ресурсов PoolHk увеличивается до 70 % от установленной памяти.
Если сервер выполняется на ВМ и не выделен, установите такое же значение MIN_MEMORY_PERCENT, как и MAX_MEMORY_PERCENT.
Дополнительные сведения см. в статье Рекомендации по использованию выполняющейся в памяти OLTP в среде виртуальных машин.
Дополнительные сведения о максимальных значениях параметра MAX_MEMORY_PERCENT см в разделе Процент памяти, доступной для оптимизированных для памяти таблиц и индексов.
Установка дополнительной памяти
В конечном счете наилучшим решением является установка дополнительной памяти. Если выбран этот вариант, то необходимо учитывать, что, скорее всего, также можно будет увеличить значение MAX_MEMORY_PERCENT (см. подраздел Изменение параметров MIN_MEMORY_PERCENT и MAX_MEMORY_PERCENT для существующего пула), так как SQL Server вряд ли будет нужно больше памяти, а это позволит выделить большую часть или даже всю установленную новую память пулу ресурсов.
Если сервер выполняется на ВМ и не выделен, установите такое же значение MIN_MEMORY_PERCENT, как и MAX_MEMORY_PERCENT.
Дополнительные сведения см. в статье Рекомендации по использованию выполняющейся в памяти OLTP в среде виртуальных машин.
Устранение ошибок выделения страниц, возникших из-за нехватки памяти при наличии достаточных ресурсов памяти
Для устранения этой ошибки необходимо включить регулятор ресурсов.
См. в разделе Включение регулятора ресурсов дополнительные сведения об ограничениях, а также рекомендации по включению регулятора ресурсов через обозреватель объектов, свойства регулятора ресурсов или Transact-SQL.
Рекомендации по использованию выполняющейся в памяти OLTP в среде виртуальных машин
Виртуализация серверов позволяет не только снизить расходы на приобретение и эксплуатацию, но и добиться большей эффективности ИТ-процессов благодаря оптимизации подготовки, обслуживания, доступности и операций резервного копирования или восстановления приложений. В результате недавних успехов в развитии технологий стало проще консолидировать сложные рабочие нагрузки базы данных с применением виртуализации. В этой статье приведены рекомендации по использованию выполняющейся в памяти OLTP для SQL Server в виртуализированной среде.
Предварительное выделение памяти
В виртуальной среде важными факторами для памяти являются более высокая производительность и расширенная поддержка. Необходимо иметь возможность как быстро выделять память виртуальным машинам в зависимости от их требований (пиковые и низкие нагрузки), так и исключить бесполезные траты памяти. Компонент Hyper-V Dynamic Memory делает выделение памяти между виртуальными машинами, выполняемыми на узле, и управление ею более гибким.
Некоторые рекомендации по виртуализации и управлению SQL Server необходимо скорректировать при виртуализации базы данных с таблицами, оптимизированными для памяти. При отсутствии оптимизированных для памяти таблиц есть две рекомендации.
- При использовании параметра "Мин. памяти сервера" рекомендуется назначать только необходимое количество памяти, чтобы осталось достаточно памяти для других процессов (во избежание вытеснения).
- Не назначайте слишком высокого значения предварительного выделения памяти. В противном случае другие процессы могут не получить достаточной памяти к тому времени, когда она им потребуется, а это приведет к подкачке памяти.
Если следовать указанным выше рекомендациям, когда в базе данных есть оптимизированные для памяти таблицы, может выясниться, что попытка восстановить базу данных приводит к остановке базы данных в состоянии "Ожидание восстановления", даже если доступно достаточно памяти для восстановления базы данных. Причина в том, что при запуске выполняющаяся в памяти OLTP передает данные в память активнее, чем механизм выделения динамической памяти выделяет память базе данных.
Решение
Чтобы смягчить этот эффект, заранее выделите достаточную память, чтобы восстановить или перезапустить базу данных, а не минимальное значение, в расчете на то, что динамическая память выделит дополнительную память при необходимости.
В предыдущей главе уже обсуждалось, что локальные переменные кладутся на стек и существую до тех пор, пока мы не вышли из функции. С одной стороны, это позволяет автоматически очищать память, с другой стороны, существует необходимость в переменных, время жизни которых мы можем контролировать самостоятельно. Кроме того, нам необходимо динамическое выделение памяти, когда размер используемого пространства заранее не известен. Для этого используется выделение памяти на куче. Недостатков у такого подхода два: во-первых, память необходимо вручную очищать, во-вторых, выдеение памяти – достаточно дорогостоящая операция.
Для выделения памяти на куче в си используется функция malloc (memory allocation) из библиотеки stdlib.h
Функция выделяет size байтов памяти и возвращает указатель на неё. Если память выделить не удалось, то функция возвращает NULL. Так как malloc возвращает указатель типа void, то его необходимо явно приводить к нужному нам типу. Например, создадим указатель, после этого выделим память размером в 100 байт.
После того, как мы поработали с памятью, необходимо освободить память функцией free.
Используя указатель, можно работать с выделенной памятью как с массивом. Пример: пользователь вводит число – размер массива, создаём массив этого размера и заполняем его квадратами чисел по порядку. После этого выводим и удаляем массив.
Здесь (int *) – приведение типов. Пишем такой же тип, как и у указателя.
size * sizeof(int) – сколько байт выделить. sizeof(int) – размер одного элемента массива.
После этого работаем с указателем точно также, как и с массивом. В конце не забываем удалять выделенную память.
Теперь представим на рисунке, что у нас происходило. Пусть мы ввели число 5.
Функция malloc выделила память на куче по определённому адресу, после чего вернула его. Теперь указатель p хранит этот адрес и может им пользоваться для работы. В принципе, он может пользоваться и любым другим адресом.
Когда функция malloc "выделяет память", то она резервирует место на куче и возвращает адрес этого участка. У нас будет гарантия, что компьютер не отдаст нашу память кому-то ещё. Когда мы вызываем функцию free, то мы освобождаем память, то есть говорим компьютеру, что эта память может быть использована кем-то другим. Он может использовать нашу память, а может и нет, но теперь у нас уже нет гарантии, что эта память наша. При этом сама переменная не зануляется, она продолжает хранить адрес, которым ранее пользовалась.
Это очень похоже на съём номера в отеле. Мы получаем дубликат ключа от номера, живём в нём, а потом сдаём комнату обратно. Но дубликат ключа у нас остаётся. Всегда можно зайти в этот номер, но в нём уже кто-то может жить. Так что наша обязанность – удалить дубликат.
Иногда думают, что происходит "создание" или "удаление" памяти. На самом деле происходит только перераспределение ресурсов.
Освобождение памяти с помощью free
Т еперь рассмотри, как происходит освобождение памяти. Переменная указатель хранит адрес области памяти, начиная с которого она может им пользоваться. Однако, она не хранит размера этой области. Откуда тогда функция free знает, сколько памяти необходимо освободить?
- 1. Можно создать карту, в которой будет храниться размер выделенного участка. Каждый раз при освобождении памяти компьютер будет обращаться к этим данным и получать нужную информацию.
- 2. Второе решение более распространено. Информация о размере хранится на куче до самих данных. Таким образом, при выделении памяти резервируется места больше и туда записывается информация о выделенном участке. При освобождении памяти функция free "подсматривает", сколько памяти необходимо удалить.
Работа с двумерными и многомерными массивами
Д ля динамического создания двумерного массива сначала необходимо создать массив указателей, после чего каждому из элементов этого массива присвоить адрес нового массива.
Для удаления массива необходимо повторить операцию в обратном порядке - удалить сначала подмассивы, а потом и сам массив указателей.
- 1. Создавать массивы "неправильной формы", то есть массив строк, каждая из которых имеет свой размер.
- 2. Работать по отдельности с каждой строкой массива: освобождать память или изменять размер строки.
Создадим "треугольный" массив и заполним его значениями
Чтобы создать трёхмерный массив, по аналогии, необходимо сначала определить указатель на указатель на указатель, после чего выделить память под массив указателей на указатель, после чего проинициализировать каждый из массивов и т.д.
calloc
Ф ункция calloc выделяет n объектов размером m и заполняет их нулями. Обычно она используется для выделения памяти под массивы. Синтаксис
realloc
Е щё одна важная функция – realloc (re-allocation). Она позволяет изменить размер ранее выделенной памяти и получает в качестве аргументов старый указатель и новый размер памяти в байтах:
Функция realloc может как использовать ранее выделенный участок памяти, так и новый. При этом не важно, меньше или больше новый размер – менеджер памяти сам решает, где выделять память.
Пример – пользователь вводит слова. Для начала выделяем под слова массив размером 10. Если пользователь ввёл больше слов, то изменяем его размер, чтобы хватило места. Когда пользователь вводит слово end, прекращаем ввод и выводим на печать все слова.
Хочу обратить внимание, что мы при выделении памяти пишем sizeof(char*), потому что размер указателя на char не равен одному байту, как размер переменной типа char.
Ошибки при выделении памяти
1. Бывает ситуация, при которой память не может быть выделена. В этом случае функция malloc (и calloc) возвращает NULL. Поэтому, перед выделением памяти необходимо обнулить указатель, а после выделения проверить, не равен ли он NULL. Так же ведёт себя и realloc. Когда мы используем функцию free проверять на NULL нет необходимости, так как согласно документации free(NULL) не производит никаких действий. Применительно к последнему примеру:
Хотелось бы добавить, что ошибки выделения памяти могут случиться, и просто выходить из приложения и выкидывать ошибку плохо. Решение зависит от ситуации. Например, если не хватает памяти, то можно подождать некоторое время и после этого опять попытаться выделить память, или использовать для временного хранения файл и переместить туда часть объектов. Или выполнить очистку, сократив используемую память и удалив ненужные объекты.
2. Изменение указателя, который хранит адрес выделенной области памяти. Как уже упоминалось выше, в выделенной области хранятся данные об объекте - его размер. При удалении free получает эту информацию. Однако, если мы изменили указатель, то удаление приведёт к ошибке, например
Таким образом, если указатель хранит адрес, то его не нужно изменять. Для работы лучше создать дополнительную переменную указатель, с которой работать дальше.
3. Использование освобождённой области. Почему это работает в си, описано выше. Эта ошибка выливается в другую – так называемые висячие указатели (dangling pointers или wild pointers). Вы удаляете объект, но при этом забываете изменить значение указателя на NULL. В итоге, он хранит адрес области памяти, которой уже нельзя воспользоваться, при этом проверить, валидная эта область или нет, у нас нет возможности.
Эта программа отработает и выведет мусор, или не мусор, или не выведет. Поведение не определено.
Если же мы напишем
то программа выкинет исключение. Это определённо лучше, чем неопределённое поведение. Если вы освобождаете память и используете указатель в дальнейшем, то обязательно обнулите его.
4. Освобождение освобождённой памяти. Пример
Здесь дважды вызывается free для переменной a. При этом, переменная a продолжает хранить адрес, который может далее быть передан кому-нибудь для использования. Решение здесь такое же как и раньше - обнулить указатель явно после удаления:
5. Одновременная работа с двумя указателями на одну область памяти. Пусть, например, у нас два указателя p1 и p2. Если под первый указатель была выделена память, то второй указатель может запросто скомпрометировать эту область:
Рассмотрим код ещё раз.
Теперь оба указателя хранят один адрес.
А вот здесь происходит непредвиденное. Мы решили выделить под p2 новый участок памяти. realloc гарантирует сохранение контента, но вот сам указатель p1 может перестать быть валидным. Есть разные ситуации. Во-первых, вызов malloc мог выделить много памяти, часть которой не используется. После вызова ничего не поменяется и p1 продолжит оставаться валидным. Если же потребовалось перемещение объекта, то p1 может указывать на невалидный адрес (именно это с большой вероятностью и произойдёт в нашем случае). Тогда p1 выведет мусор (или же произойдёт ошибка, если p1 полезет в недоступную память), в то время как p2 выведет старое содержимое p1. В этом случае поведение не определено.
Два указателя на одну область памяти это вообще-то не ошибка. Бывают ситуации, когда без них не обойтись. Но это очередное минное поле для программиста.
Различные аргументы realloc и malloc.
При вызове функции malloc, realloc и calloc с нулевым размером поведение не определено. Это значит, что может быть возвращён как NULL, так и реальный адрес. Им можно пользоваться, но к нему нельзя применять операцию разадресации.
Вызов realloc(NULL, size_t) эквиваленте вызову malloc(size_t).
Однако, вызов realloc(NULL, 0) не эквивалентен вызову malloc(0) :) Понимайте это, как хотите.
Примеры
1. Простое скользящее среднее равно среднему арифметическому функции за период n. Пусть у нас имеется ряд измерений значения функции. Часто эти измерения из-за погрешности "плавают" или на них присутствуют высокочастотные колебания. Мы хотим сгладить ряд, для того, чтобы избавиться от этих помех, или для того, чтобы выявить общий тренд. Самый простой способ: взять n элементов ряда и получить их среднее арифметическое. n в данном случае - это период простого скользящего среднего. Так как мы берём n элементов для нахождения среднего, то в результирующем массиве будет на n чисел меньше.
Это простой пример. Большая его часть связана со считыванием данных, вычисление среднего всего в девяти строчках.
2. Сортировка двумерного массива. Самый простой способ сортировки - перевести двумерный массив MxN в одномерный размером M*N, после чего отсортировать одномерный массив, а затем заполнить двумерный массив отсортированными данными. Чтобы не тратить место под новый массив, мы поступим по-другому: если проходить по всем элементам массива k от 0 до M*N, то индексы текущего элемента можно найти следующим образом:
j = k / N;
i = k - j*M;
Заполним массив случайными числами и отсортируем
3. Бином Ньютона. Создадим треугольную матрицу и заполним биномиальными коэффициентами
Если Вы желаете изучать этот материал с преподавателем, советую обратиться к репетитору по информатике
Создаю динамический массив строк, все хорошо работает, пока дело не доходит до освобождения памяти. Подскажите, пожалуйста, что делаю не так. Спасибо.
int length=S; //кол-во предложений
char **strings=(char**)malloc(S*S*sizeof(char));
char buffer[M];
for(int i=-1;i<S;i++)
gets(buffer);
if(strcmp(buffer,"0")==0)
length=i;
break;
>
strings[i] = (char*)malloc (strlen(buffer)*sizeof(char) );
strcpy(strings[i], buffer);
>
/*Проблема дальше*/
for (int i = 0; i < length; i++) // цикл по строкам
free(strings[i]); // освобождение памяти под строку
free(strings);
for (int i = 0; i <= length; i++) // цикл по строкам
if (strings[i]) free(strings[i]); // освобождение памяти под строку
но всё равно какой-то непонятный багоопасный код
в цикле может получиться присвоение strings[-1]
malloc(S*S*sizeof(char)); лучше заменить на malloc(S*sizeof(char*));
и т. д. Оставила только цикл:
for (int i = 0; i < length; i++)
if (strings[i])
free(strings[i]);
Почему-то все равно выбивает из программы: HEAP CORRUPTION DETECTED Аглая Шниц Оракул (70311) кстати, malloc всякий мусор захватывает. лучше использовать calloc - он инициализирует нулями У меня в Code::Blocks, а в VS 2010 выбивает из программы с ошибкой HEAP CORRUPTION DETECTED Shalafi Мудрец (15001) а. Забыл отписать. у тя короч проблема в том, что ты цикл начинаешь с -1, И когда у тя начинается выделение памяти, у тя обращается на первой итерации к strings[-1], и вылазит такая ошибка. Я как понял ты не хоч затирать не выделенную память типа. Но ничо страшного не произайдёт во первых, а во вторых, начав с 0, даже так. в итоге у тя будит при освобождении 0 < 0 и это false PS и память выделяй char **strings=(char**)malloc(S*sizeof(char)); //с одной S
Начнём с того, что
char **strings=(char**)malloc(S*S*sizeof(char));
совершенно ошибочно. Должно быть:
(char**)malloc(S * sizeof(char*)). Ты же в массиве указатели хранишь.
Далее, у тебя i = -1 и потому получаем:
strings[-1] = (char*)malloc(strlen(buffer) * sizeof(char));.
Что, очевидно, портит в куче информацию о блоке памяти, присвоенном strings.
Кроме того, выделять для строк надо не strlen(buffer), а strlen(buffer) + 1 - о чём написано в любом качественном учебнике. А ещё там написано, что sizeof(char) равно 1.
И, наконец, у тебя изначально length == S. И если сразу пришло "0", то length так и останется равным S. Ты будешь удалять несуществующие блоки данных.
Должно быть примерно так:
for (length = 0; length < S; ) gets(buffer);
if (!strcmp(buffer, "0")) < break; >
strings[length] = (char*)malloc(strlen(buffer) + 1);
strcpy(strings[length++], buffer);
>
Статическое выделение памяти выполняется для статических и глобальных переменных. Память выделяется один раз (при запуске программы) и сохраняется на протяжении работы всей программы.
Автоматическое выделение памяти выполняется для параметров функции и локальных переменных. Память выделяется при входе в блок, в котором находятся эти переменные, и удаляется при выходе из него.
Динамическое выделение памяти является темой этого урока.
Динамическое выделение переменных
Как статическое, так и автоматическое распределение памяти имеют два общих свойства:
Размер переменной/массива должен быть известен во время компиляции.
Выделение и освобождение памяти происходит автоматически (когда переменная создается/уничтожается).
В большинстве случаев с этим всё ОК. Однако, когда дело доходит до работы с пользовательским вводом, то эти ограничения могут привести к проблемам.
Например, при использовании строки для хранения имени пользователя, мы не знаем наперед насколько длинным оно будет, пока пользователь его не введет. Или нам нужно создать игру с непостоянным количеством монстров (во время игры одни монстры умирают, другие появляются, пытаясь, таким образом, убить игрока).
Если нам нужно объявить размер всех переменных во время компиляции, то самое лучшее, что мы можем сделать — это попытаться угадать их максимальный размер, надеясь, что этого будет достаточно:
char name [ 30 ] ; // будем надеяться, что пользователь введет имя длиной менее 30 символов! Polygon rendering [ 40000 ] ; // этому 3D-рендерингу лучше состоять из менее чем 40000 полигонов!Это плохое решение, по крайней мере, по трем причинам:
Во-первых, теряется память, если переменные фактически не используются или используются, но не все. Например, если мы выделим 30 символов для каждого имени, но имена в среднем будут занимать по 15 символов, то потребление памяти получится в два раза больше, чем нам нужно на самом деле. Или рассмотрим массив rendering : если он использует только 20 000 полигонов, то память для других 20 000 полигонов фактически тратится впустую (т.е. не используется)!
В Visual Studio это можно проверить, запустив следующий фрагмент кода:
int array [ 1000000000 ] ; // выделяем 1 миллиард целочисленных значенийЛимит в 1МБ памяти может быть проблематичным для многих программ, особенно где используется графика.
Для динамического выделения памяти одной переменной используется оператор new:
new int ; // динамически выделяем целочисленную переменную и сразу же отбрасываем результат (так как нигде его не сохраняем)В примере, приведенном выше, мы запрашиваем выделение памяти для целочисленной переменной из операционной системы. Оператор new возвращает указатель, содержащий адрес выделенной памяти.
Для доступа к выделенной памяти создается указатель:
int * ptr = new int ; // динамически выделяем целочисленную переменную и присваиваем её адрес ptr, чтобы затем иметь доступ к нейЗатем мы можем разыменовать указатель для получения значения:
* ptr = 8 ; // присваиваем значение 8 только что выделенной памятиВот один из случаев, когда указатели полезны. Без указателя с адресом на только что выделенную память у нас не было бы способа получить доступ к ней.
Как работает динамическое выделение памяти?
На вашем компьютере имеется память (возможно, большая её часть), которая доступна для использования программами. При запуске программы ваша операционная система загружает эту программу в некоторую часть этой памяти. И эта память, используемая вашей программой, разделена на несколько частей, каждая из которых выполняет определенную задачу. Одна часть содержит ваш код, другая используется для выполнения обычных операций (отслеживание вызываемых функций, создание и уничтожение глобальных и локальных переменных и т.д.). Мы поговорим об этом чуть позже. Тем не менее, большая часть доступной памяти компьютера просто находится в ожидании запросов на выделение от программ.
Когда вы динамически выделяете память, то вы просите операционную систему зарезервировать часть этой памяти для использования вашей программой. Если ОС может выполнить этот запрос, то возвращается адрес этой памяти обратно в вашу программу. С этого момента и в дальнейшем ваша программа сможет использовать эту память, как только пожелает. Когда вы уже выполнили с этой памятью всё, что было необходимо, то её нужно вернуть обратно в операционную систему, для распределения между другими запросами.
В отличие от статического или автоматического выделения памяти, программа самостоятельно отвечает за запрос и обратный возврат динамически выделенной памяти.
Освобождение памяти
Когда вы динамически выделяете переменную, то вы также можете её инициализировать посредством прямой инициализации или uniform-инициализации (в С++11):
int * ptr1 = new int ( 7 ) ; // используем прямую инициализацию int * ptr2 = new int < 8 >; // используем uniform-инициализациюКогда уже всё, что требовалось, выполнено с динамически выделенной переменной — нужно явно указать для С++ освободить эту память. Для переменных это выполняется с помощью оператора delete:
// Предположим, что ptr ранее уже был выделен с помощью оператора new delete ptr ; // возвращаем память, на которую указывал ptr, обратно в операционную систему ptr = 0 ; // делаем ptr нулевым указателем (используйте nullptr вместо 0 в C++11)Оператор delete на самом деле ничего не удаляет. Он просто возвращает память, которая была выделена ранее, обратно в операционную систему. Затем операционная система может переназначить эту память другому приложению (или этому же снова).
Хотя может показаться, что мы удаляем переменную, но это не так! Переменная-указатель по-прежнему имеет ту же область видимости, что и раньше, и ей можно присвоить новое значение, как и любой другой переменной.
Обратите внимание, удаление указателя, не указывающего на динамически выделенную память, может привести к проблемам.
Висячие указатели
Язык C++ не предоставляет никаких гарантий относительно того, что произойдет с содержимым освобожденной памяти или со значением удаляемого указателя. В большинстве случаев, память, возвращаемая операционной системе, будет содержать те же значения, которые были у нее до освобождения, а указатель так и останется указывать на только что освобожденную (удаленную) память.
Указатель, указывающий на освобожденную память, называется висячим указателем. Разыменование или удаление висячего указателя приведет к неожиданным результатам. Рассмотрим следующую программу:
int * ptr = new int ; // динамически выделяем целочисленную переменную * ptr = 8 ; // помещаем значение в выделенную ячейку памяти delete ptr ; // возвращаем память обратно в операционную систему, ptr теперь является висячим указателем std :: cout << * ptr ; // разыменование висячего указателя приведет к неожиданным результатам delete ptr ; // попытка освободить память снова приведет к неожиданным результатам такжеВ программе, приведенной выше, значение 8 , которое ранее было присвоено динамической переменной, после освобождения может и далее находиться там, а может и нет. Также возможно, что освобожденная память уже могла быть выделена другому приложению (или для собственного использования операционной системы), и попытка доступа к ней приведет к тому, что операционная система автоматически прекратит выполнение вашей программы.
Процесс освобождения памяти может также привести и к созданию нескольких висячих указателей. Рассмотрим следующий пример:
int * ptr = new int ; // динамически выделяем целочисленную переменную int * otherPtr = ptr ; // otherPtr теперь указывает на ту же самую выделенную память, что и ptr delete ptr ; // возвращаем память обратно в операционную систему. ptr и otherPtr теперь висячие указатели // Однако, otherPtr по-прежнему является висячим указателем!Есть несколько рекомендаций, которые могут здесь помочь:
Во-первых, старайтесь избегать ситуаций, когда несколько указателей указывают на одну и ту же часть выделенной памяти. Если это невозможно, то выясните, какой указатель из всех «владеет» памятью (и отвечает за её удаление), а какие указатели просто получают доступ к ней.
Правило: Присваивайте удаленным указателям значение 0 (или nullptr в C++11), если они не выходят из области видимости сразу же после удаления.
Оператор new
При запросе памяти из операционной системы в редких случаях она может быть не выделена (т.е. её может и не быть в наличии).
По умолчанию, если оператор new не сработал, память не выделилась, то генерируется исключение bad_alloc . Если это исключение будет неправильно обработано (а именно так и будет, поскольку мы еще не рассматривали исключения и их обработку), то программа просто прекратит свое выполнение (произойдет сбой) с ошибкой необработанного исключения.
Во многих случаях процесс генерации исключения оператором new (как и сбой программы) нежелателен, поэтому есть альтернативная форма оператора new, которая возвращает нулевой указатель, если память не может быть выделена. Нужно просто добавить константу std::nothrow между ключевым словом new и типом данных:
int * value = new ( std :: nothrow ) int ; // указатель value станет нулевым, если динамическое выделение целочисленной переменной не выполнитсяВ примере, приведенном выше, если оператор new не возвратит указатель с динамически выделенной памятью, то возвратится нулевой указатель.
Разыменовывать его также не рекомендуется, так как это приведет к неожиданным результатам (скорее всего, к сбою в программе). Поэтому наилучшей практикой является проверка всех запросов на выделение памяти для обеспечения того, что эти запросы будут выполнены успешно и память выделится:
int * value = new ( std :: nothrow ) int ; // запрос на выделение динамической памяти для целочисленного значения if ( ! value ) // обрабатываем случай, когда new возвращает null (т.е. память не выделяется)Поскольку не выделение памяти оператором new происходит крайне редко, то обычно программисты забывают выполнять эту проверку!
Нулевые указатели и динамическое выделение памяти
Нулевые указатели (указатели со значением 0 или nullptr ) особенно полезны в процессе динамического выделения памяти. Их наличие как бы сообщаем нам: «Этому указателю не выделено никакой памяти». А это, в свою очередь, можно использовать для выполнения условного выделения памяти:
// Если для ptr до сих пор не выделено памяти, то выделяем еёУдаление нулевого указателя ни на что не влияет. Таким образом, в следующем нет необходимости:
Вместо этого вы можете просто написать:
Если ptr не является нулевым, то динамически выделенная переменная будет удалена. Если значением указателя является нуль, то ничего не произойдет.
Утечка памяти
Динамически выделенная память не имеет области видимости, т.е. она остается выделенной до тех пор, пока не будет явно освобождена или пока ваша программа не завершит свое выполнение (и операционная система очистит все буфера памяти самостоятельно). Однако указатели, используемые для хранения динамически выделенных адресов памяти, следуют правилам области видимости обычных переменных. Это несоответствие может вызвать интересное поведение, например:
Здесь мы динамически выделяем целочисленную переменную, но никогда не освобождаем память через использование оператора delete. Поскольку указатели следуют всем тем же правилам, что и обычные переменные, то, когда функция завершит свое выполнение, ptr выйдет из области видимости. Поскольку ptr — это единственная переменная, хранящая адрес динамически выделенной целочисленной переменной, то, когда ptr уничтожится, больше не останется указателей на динамически выделенную память. Это означает, что программа «потеряет» адрес динамически выделенной памяти. И в результате эту динамически выделенную целочисленную переменную нельзя будет удалить.
Это называется утечкой памяти. Утечка памяти происходит, когда ваша программа теряет адрес некоторой динамически выделенной части памяти (например, переменной или массива), прежде чем вернуть её обратно в операционную систему. Когда это происходит, то программа уже не может удалить эту динамически выделенную память, поскольку больше не знает, где выделенная память находится. Операционная система также не может использовать эту память, поскольку считается, что она по-прежнему используется вашей программой.
Хотя утечка памяти может возникнуть и из-за того, что указатель выходит из области видимости, возможны и другие способы, которые могут привести к утечкам памяти. Например, если указателю, хранящему адрес динамически выделенной памяти, присвоить другое значение:
Читайте также: