【C++】编程规范之内存规则

在高质量编程中，内存管理是一个至关重要的方面。主要有以下原则：

内存分配后需要检查是否成功：内存分配可能会失败，特别是在内存紧张的情况下。因此，在分配内存后，应该检查分配是否成功。

int* ptr = new int;
if (ptr == nullptr) {
    // 内存分配失败的处理逻辑
} else {
    // 内存分配成功
    *ptr = 10;
}

指针在申请前和释放后需要置空：为了避免悬挂指针（Dangling Pointer）的问题，申请内存前和释放后应该将指针置为空。

int* ptr = nullptr; // 初始化为空指针

ptr = new int;
// 使用ptr

delete ptr;
ptr = nullptr; // 释放内存后将指针置为空

内存使用前需要初始化：在使用动态分配的内存前，应该确保对其进行初始化，以避免访问未初始化的内存导致的未定义行为。

int* ptr = new int;
*ptr = 10; // 初始化内存
// 使用ptr

delete ptr;

自定义类对象和STL对象禁止使用memset/memcpy等内存操作：对于自定义类对象和STL容器等动态分配的内存，应该避免使用memset、memcpy等内存操作函数，而应该使用类的构造函数、赋值运算符等方法来进行内存操作。

#include <vector>

class MyClass {
public:
    MyClass(int val) : value(val) {}
private:
    int value;
};

int main() {
    std::vector<MyClass> vec;
    vec.push_back(MyClass(10)); // 正确的内存操作方式
    // 错误的方式：memset(&vec[0], 0, sizeof(MyClass)); // 禁止使用memset
    return 0;
}

内存申请和释放需要匹配：确保每次内存分配后都有对应的释放操作，避免内存泄漏。

int* ptr = new int;
// 使用ptr

delete ptr; // 内存释放与分配匹配

资源申请和释放需要匹配：除了内存之外，其他资源如文件、锁等也需要在申请后及时释放，确保资源的正确管理。

#include <fstream>

int main() {
    std::ifstream file("example.txt");
    if (!file.is_open()) {
        // 文件打开失败的处理逻辑
    } else {
        // 文件打开成功
        // 使用文件
        file.close(); // 关闭文件，释放资源
    }
    return 0;
}

在复杂的内存管理场景中。可以使用goto语句到一个标签，通常称为“出口”或“清理”标签，是一种确保资源释放的常见方法。这种方式通常被称为“资源获取即初始化（Resource Acquisition Is Initialization，RAII）”的编程范式。
如果任何一个内存分配失败，goto exit;语句将会跳转到清理标签，执行资源释放的操作，确保内存管理的匹配性。这种方法可以减少重复的错误处理代码，提高代码的可读性和可维护性。但需要谨慎使用goto语句，以避免引入混乱和不易理解的代码结构。

#include <iostream>

void complexFunction() {
    int* ptr1 = nullptr;
    int* ptr2 = nullptr;

    ptr1 = new int;
    if (ptr1 == nullptr) {
        std::cerr << "Memory allocation failed for ptr1" << std::endl;
        goto exit; // 内存分配失败，跳转到清理标签
    }


    ptr2 = new int;
    if (ptr2 == nullptr) {
        std::cerr << "Memory allocation failed for ptr2" << std::endl;
        delete ptr1; // 删除ptr1已分配的内存
        goto exit; // 内存分配失败，跳转到清理标签
    }

    // 使用ptr1和ptr2

exit:
    delete ptr1; // 释放内存
    delete ptr2; // 释放内存
}

int main() {
    complexFunction();
    return 0;
}

内存申请和释放原则为谁申请谁释放：内存的申请和释放应该由同一个模块或者同一个函数负责，以确保管理的一致性。

void process() {
    int* ptr = new int;
    // 使用ptr

    delete ptr; // 释放内存的职责由process函数负责
}

注意内存越界：在操作数组和指针时，需要格外小心，确保不会发生数组越界或指针越界的情况，以避免潜在的安全问题。

int arr[5];
for (int i = 0; i < 5; ++i) {
    arr[i] = i;
}
// 错误的访问方式：arr[5] = 10; // 内存越界

良好的内存管理是高质量编程的基础之一。遵循以上内存管理规则可以有效地提高程序的健壮性和可靠性。