• 💭 写在前面：在前面的章节中，语言的语义只分配了新的内存位置，我们没有讨论内存位置的释放。在实际的语言中，内存位置在执行过程中会被不断地分配和释放。下面的章节，我们将讨论编程语言的这种内存管理，并且我们将重点介绍垃圾回收机制 (一种自动管理动态分配内存的机制) 。在接下来的讲解中，我们不会像之前那样使用编程语言的正式语义定义了。例如，尽管可以形式化地表示简单的垃圾回收方法，但这样会使内容变得过于复杂。取而代之地，我将依赖示例代码和图表来进行高层次的解释。

目录

0x00 案例研究：C语言

0x01 C语言的实现方式

0x02 回顾：栈帧的分配与释放

0x02 C/C++ 手动内存管理

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0x00 案例研究：C语言

众所周知，C语言中不同种类的变量具有不同的生命周期 (存储持续时间) ：

• 全局变量在整个程序执行过程中都是存活的
• 而函数的局部变量仅在该函数执行期间存活
• 动态内存分配的对象 (malloc, realloc...) 在被 free 释放之前一直存活

作用域和生命周期相关但有微妙的区别 ：

• 作用域是关于名称（标识符）及其解析 
• 生命周期是关于内存中的存在持续时间

当 f() 返回时，int i 不再存在，而 p 指向的内存在返回后仍然存在。

int n = 10;     // 随时可以访问
int* f(void) {
    int i;
    int *p;
    p = malloc(4);
    if (...) {
        return &i;   // 这完全不合理
    } else {
        return p;    // 这个有可能
    }
}

0x01 C语言的实现方式

通常，C 编译器按如下方式实现这个设计：

• 将 全局变量 (GV) 放在 数据区 (data section)：分配固定地址
• 将 局部变量 (LV) 放在栈中：每个函数在入口时分配 栈帧 (stack frame)，并在返回前释放它。
• 将动态分配的对象放在 堆 (Heap) 内存中
• 这是现存标准 (没官宣)，所以你可以将堆视为等同于用于动态分配的内存空间。

0x02 回顾：栈帧的分配与释放

①

②

③

④

⑤

⑥

堆帧的分配和释放，可以被视为对局部变量内存的自动管理。

0x02 C/C++ 手动内存管理

在 C/C++ 中，使用 malloc / new 动态分配的内存必须手动释放 (free / delete) 。

这种手动内存管理使得内存空间的使用更加高效，程序员可以精确控制内存的生命周期。

然而，在这个过程中程序员可能会犯下大错！触犯天条！导致项目经理大怒：

• 内存泄漏：因为程序员忘记释放了
• 悬空指针：忘了内存已经释放了，释放内存后，又访问了该内存

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📌 [ 笔者 ]   王亦优
📃 [ 更新 ]   2024.6.10
❌ [ 勘误 ]   /* 暂无 */
📜 [ 声明 ]   由于作者水平有限，本文有错误和不准确之处在所难免，
              本人也很想知道这些错误，恳望读者批评指正！

📜 参考资料  Microsoft. MSDN(Microsoft Developer Network)[EB/OL]. []. .