C++，全局变量如果用new了，需要delete吗？
在 C++ 中，关于全局变量使用 `new` 分配内存后是否需要 `delete`，这是一个非常重要但又容易被忽略的细节。答案是：是的，通常需要，但情况比较复杂，需要仔细考虑生命周期和作用域。
让我们来剖析一下这个问题。
全局变量与 `new`
首先，要明确一点：全局变量本身在程序启动时就已经存在于静态存储区（或全局区），它的生命周期贯穿整个程序的运行。当你对一个全局变量使用 `new` 来分配内存时，你是在该全局变量所处的内存区域之外，堆（heap）上动态地分配了一块内存，并让这个全局变量持有指向这块内存的指针。
举个例子：
```c++
include
int global_ptr = nullptr; // 全局变量，类型是 int 的指针
void setup_global() {
global_ptr = new int(100); // 在堆上分配内存，并赋值给 global_ptr
std::cout << "Global pointer points to: " << global_ptr << std::endl;
}
int main() {
setup_global();
// 在 main 函数中继续使用 global_ptr
// ... 程序执行结束 ...
return 0;
}
```
在这个例子中，`global_ptr` 本身是全局变量，它存在于全局区。但它存储的 `int(100)` 是通过 `new` 在堆上分配的。
为何需要 `delete`？
`new` 操作符会在堆上分配内存。堆上的内存需要手动管理。一旦你分配了内存，你就对这块内存负有责任。如果你不显式地使用 `delete` 来释放这块内存，那么即使程序结束，这块内存也不会被自动回收，这就造成了内存泄漏。
内存泄漏的后果可能很严重：
1. 资源耗尽: 如果你的程序频繁地分配内存而不释放，最终可能会耗尽系统可用内存，导致程序崩溃或其他程序的运行受到影响。
2. 性能下降: 随着内存泄漏的积累，系统可能会频繁地进行内存交换（swapping），导致整体性能下降。
3. 不可预测的行为: 在一些复杂的系统中，长期未释放的内存可能在不经意间被其他部分误用，导致难以追踪的 bug。
全局变量的生命周期与 `delete` 的时机
这是最关键也是最容易出错的地方。由于全局变量的生命周期非常长（整个程序运行期间），你需要在程序即将结束时，并且在访问该内存的任何地方都不再需要它之后，才能安全地释放它。
那么，什么时候是“程序即将结束时”？
C++ 标准定义了一个特殊的销毁顺序：全局变量的析构函数会在 `main` 函数返回后、程序退出之前按照它们被定义时的逆序被调用。
如果你的全局变量是一个指针，并且这个指针指向的是通过 `new` 分配的内存，那么你可以在这个全局变量的析构过程中执行 `delete` 操作。
如何让全局变量拥有析构函数？
直接让一个内置类型的指针（如 `int`）成为全局变量，它并不会自动拥有析构函数来执行 `delete`。你需要将它封装在一个类中，然后创建一个该类的全局实例。
方法一：使用 RAII（Resource Acquisition Is Initialization）模式
RAII 是 C++ 中管理资源（包括内存）的惯用手法。你可以创建一个类来封装你的动态分配的内存，并在类的析构函数中执行 `delete`。
```c++
include
class ManagedInt {
private:
int data;
public:
// 构造函数：分配内存并初始化
ManagedInt(int value) : data(new int(value)) {
std::cout << "ManagedInt constructed, allocated memory." << std::endl;
}
// 析构函数：释放内存
~ManagedInt() {
std::cout << "ManagedInt destructing, deleting memory." << std::endl;
delete data; // 在这里释放堆上的内存
data = nullptr; // 好习惯，防止野指针
}
// 禁止拷贝和赋值，避免浅拷贝问题
ManagedInt(const ManagedInt&) = delete;
ManagedInt& operator=(const ManagedInt&) = delete;
int getValue() const {
if (data) {
return data;
}
return 0; // 或者抛出异常
}
};
// 定义一个全局的 ManagedInt 对象
ManagedInt global_managed_int(100); // 在全局区创建 ManagedInt 对象
int main() {
std::cout << "Accessing global_managed_int: " << global_managed_int.getValue() << std::endl;
// ... 程序执行 ...
std::cout << "main function finished." << std::endl;
return 0;
}
```
解释：
1. `ManagedInt` 类封装了一个 `int` 指针 `data`。
2. 在 `ManagedInt` 的构造函数中，使用 `new int(value)` 在堆上分配内存，并将指针赋给 `data`。
3. 在 `ManagedInt` 的析构函数 `~ManagedInt()` 中，使用 `delete data` 来释放这块堆内存。
4. `global_managed_int` 是一个全局变量，它的类型是 `ManagedInt`。
5. 当程序启动时，`global_managed_int` 的构造函数会被调用，分配内存。
6. 当 `main` 函数执行完毕（或程序终止时），`global_managed_int` 的析构函数 `~ManagedInt()` 会被自动调用（按照全局变量的析构顺序），从而释放掉之前分配的堆内存。
这种方法是推荐的，因为它符合 RAII 原则，将内存的分配和释放与对象的生命周期绑定在一起，大大降低了出错的可能性。
替代方案：使用标准库的智能指针
在现代 C++ 中，更推荐使用智能指针来管理动态分配的内存，而不是手动调用 `new` 和 `delete`。对于全局变量，如果你确实需要动态分配内存，可以使用 `std::unique_ptr` 或 `std::shared_ptr`。
方法二：使用 `std::unique_ptr` 或 `std::shared_ptr` 作为全局变量的类型
```c++
include
include // 包含智能指针的头文件
// 使用 std::unique_ptr 管理全局 int 对象
// 注意：unique_ptr 的默认删除器就是 delete
std::unique_ptr global_unique_ptr(new int(200));
// 或者使用 std::make_unique (C++14 及以上)
// std::unique_ptr global_unique_ptr = std::make_unique(200);
// 使用 std::shared_ptr 管理全局 int 对象
std::shared_ptr global_shared_ptr(new int(300));
// 或者 std::shared_ptr global_shared_ptr = std::make_shared(300); // 更推荐
int main() {
if (global_unique_ptr) {
std::cout << "Accessing global_unique_ptr: " << global_unique_ptr << std::endl;
}
if (global_shared_ptr) {
std::cout << "Accessing global_shared_ptr: " << global_shared_ptr << std::endl;
}
std::cout << "main function finished." << std::endl;
return 0;
}
```
解释：
1. `std::unique_ptr` 和 `std::shared_ptr` 都是包装了原始指针的类。
2. 它们的析构函数会自动调用 `delete` 来释放所管理的内存。
3. 当全局的 `std::unique_ptr` 或 `std::shared_ptr` 对象（它们本身是全局变量）在程序结束时被销毁时，它们会负责释放其持有的堆内存。
4. 使用 `std::make_unique` 和 `std::make_shared` 通常更安全，因为它们能更好地处理异常情况（例如，如果构造对象时抛出异常，`make_unique` / `make_shared` 能确保已分配的内存被正确释放）。
`std::unique_ptr` vs `std::shared_ptr` 对于全局变量的考虑：
`std::unique_ptr`: 表示独占所有权。对于全局变量，这意味着只有这个全局 `unique_ptr` 对象拥有指向堆内存的唯一所有权。当它被销毁时，内存就被释放。这种方式更直接，没有额外的开销。
`std::shared_ptr`: 表示共享所有权。它使用引用计数来管理内存的生命周期。当最后一个 `shared_ptr` 指向该内存时，内存才会被释放。对于全局变量，这通常不是必需的，除非有其他非全局的 `shared_ptr` 也可能指向同一块内存。如果没有共享所有权的需求，`shared_ptr` 会引入一些性能开销（引用计数的管理）。
在全局作用域使用 `new` 的注意事项：
避免过早释放: 永远不要在 `main` 函数内部显式调用 `delete` 来释放一个通过全局指针指向的内存。因为你无法确定其他全局变量或者函数是否还在使用这块内存。留给全局对象的析构函数去处理是最好的方式。
避免野指针: 如果全局指针在某个时刻被置为 `nullptr`，但其指向的内存尚未被 `delete`，那么当全局对象的析构函数尝试 `delete` 时，可能会导致问题（虽然 `delete nullptr` 是安全的，但如果 `delete` 被调用了两次，或者指针指向了已经被释放的内存，那就是问题）。使用 RAII 类或智能指针可以极大地避免这些问题。
考虑替代方案: 在很多情况下，全局变量的动态内存分配是可以避免的。考虑使用全局的静态对象（如 `static int global_var = 100;`），或者使用全局的容器（如 `std::vector` 或 `std::map`），它们本身就会在全局作用域内被正确管理生命周期，无需手动 `new`/`delete`。
总结
是的，当全局变量通过 `new` 分配了堆内存后，通常需要 `delete` 来防止内存泄漏。
最佳实践是将动态内存的分配和释放封装在类的析构函数中（RAII），然后创建一个该类的全局实例。
现代 C++ 更推荐使用 `std::unique_ptr` 或 `std::shared_ptr` 来管理全局变量指向的动态内存。它们的析构函数会自动执行 `delete`。
永远不要在 `main` 函数内部手动 `delete` 全局指针指向的内存，除非你对程序的生命周期和对象间的依赖关系有极其精确的把握，但即使如此，也极不推荐。
安全地管理全局变量的动态内存，核心在于理解它们的生命周期，并利用 C++ 提供的机制（RAII 或智能指针）来自动化这个过程。避免手动 `new`/`delete` 是编写健壮 C++ 代码的关键一步。
让我们来剖析一下这个问题。
全局变量与 `new`
首先，要明确一点：全局变量本身在程序启动时就已经存在于静态存储区（或全局区），它的生命周期贯穿整个程序的运行。当你对一个全局变量使用 `new` 来分配内存时，你是在该全局变量所处的内存区域之外，堆（heap）上动态地分配了一块内存，并让这个全局变量持有指向这块内存的指针。
举个例子：
```c++
include
int global_ptr = nullptr; // 全局变量，类型是 int 的指针
void setup_global() {
global_ptr = new int(100); // 在堆上分配内存，并赋值给 global_ptr
std::cout << "Global pointer points to: " << global_ptr << std::endl;
}
int main() {
setup_global();
// 在 main 函数中继续使用 global_ptr
// ... 程序执行结束 ...
return 0;
}
```
在这个例子中，`global_ptr` 本身是全局变量，它存在于全局区。但它存储的 `int(100)` 是通过 `new` 在堆上分配的。
为何需要 `delete`？
`new` 操作符会在堆上分配内存。堆上的内存需要手动管理。一旦你分配了内存，你就对这块内存负有责任。如果你不显式地使用 `delete` 来释放这块内存，那么即使程序结束，这块内存也不会被自动回收，这就造成了内存泄漏。
内存泄漏的后果可能很严重：
1. 资源耗尽: 如果你的程序频繁地分配内存而不释放，最终可能会耗尽系统可用内存，导致程序崩溃或其他程序的运行受到影响。
2. 性能下降: 随着内存泄漏的积累，系统可能会频繁地进行内存交换（swapping），导致整体性能下降。
3. 不可预测的行为: 在一些复杂的系统中，长期未释放的内存可能在不经意间被其他部分误用，导致难以追踪的 bug。
全局变量的生命周期与 `delete` 的时机
这是最关键也是最容易出错的地方。由于全局变量的生命周期非常长（整个程序运行期间），你需要在程序即将结束时，并且在访问该内存的任何地方都不再需要它之后，才能安全地释放它。
那么，什么时候是“程序即将结束时”？
C++ 标准定义了一个特殊的销毁顺序：全局变量的析构函数会在 `main` 函数返回后、程序退出之前按照它们被定义时的逆序被调用。
如果你的全局变量是一个指针，并且这个指针指向的是通过 `new` 分配的内存，那么你可以在这个全局变量的析构过程中执行 `delete` 操作。
如何让全局变量拥有析构函数？
直接让一个内置类型的指针（如 `int`）成为全局变量，它并不会自动拥有析构函数来执行 `delete`。你需要将它封装在一个类中，然后创建一个该类的全局实例。
方法一：使用 RAII（Resource Acquisition Is Initialization）模式
RAII 是 C++ 中管理资源（包括内存）的惯用手法。你可以创建一个类来封装你的动态分配的内存，并在类的析构函数中执行 `delete`。
```c++
include
class ManagedInt {
private:
int data;
public:
// 构造函数：分配内存并初始化
ManagedInt(int value) : data(new int(value)) {
std::cout << "ManagedInt constructed, allocated memory." << std::endl;
}
// 析构函数：释放内存
~ManagedInt() {
std::cout << "ManagedInt destructing, deleting memory." << std::endl;
delete data; // 在这里释放堆上的内存
data = nullptr; // 好习惯，防止野指针
}
// 禁止拷贝和赋值，避免浅拷贝问题
ManagedInt(const ManagedInt&) = delete;
ManagedInt& operator=(const ManagedInt&) = delete;
int getValue() const {
if (data) {
return data;
}
return 0; // 或者抛出异常
}
};
// 定义一个全局的 ManagedInt 对象
ManagedInt global_managed_int(100); // 在全局区创建 ManagedInt 对象
int main() {
std::cout << "Accessing global_managed_int: " << global_managed_int.getValue() << std::endl;
// ... 程序执行 ...
std::cout << "main function finished." << std::endl;
return 0;
}
```
解释：
1. `ManagedInt` 类封装了一个 `int` 指针 `data`。
2. 在 `ManagedInt` 的构造函数中，使用 `new int(value)` 在堆上分配内存，并将指针赋给 `data`。
3. 在 `ManagedInt` 的析构函数 `~ManagedInt()` 中，使用 `delete data` 来释放这块堆内存。
4. `global_managed_int` 是一个全局变量，它的类型是 `ManagedInt`。
5. 当程序启动时，`global_managed_int` 的构造函数会被调用，分配内存。
6. 当 `main` 函数执行完毕（或程序终止时），`global_managed_int` 的析构函数 `~ManagedInt()` 会被自动调用（按照全局变量的析构顺序），从而释放掉之前分配的堆内存。
这种方法是推荐的，因为它符合 RAII 原则，将内存的分配和释放与对象的生命周期绑定在一起，大大降低了出错的可能性。
替代方案：使用标准库的智能指针
在现代 C++ 中，更推荐使用智能指针来管理动态分配的内存，而不是手动调用 `new` 和 `delete`。对于全局变量，如果你确实需要动态分配内存，可以使用 `std::unique_ptr` 或 `std::shared_ptr`。
方法二：使用 `std::unique_ptr` 或 `std::shared_ptr` 作为全局变量的类型
```c++
include
include
// 使用 std::unique_ptr 管理全局 int 对象
// 注意：unique_ptr 的默认删除器就是 delete
std::unique_ptr
// 或者使用 std::make_unique (C++14 及以上)
// std::unique_ptr
// 使用 std::shared_ptr 管理全局 int 对象
std::shared_ptr
// 或者 std::shared_ptr
int main() {
if (global_unique_ptr) {
std::cout << "Accessing global_unique_ptr: " << global_unique_ptr << std::endl;
}
if (global_shared_ptr) {
std::cout << "Accessing global_shared_ptr: " << global_shared_ptr << std::endl;
}
std::cout << "main function finished." << std::endl;
return 0;
}
```
解释：
1. `std::unique_ptr` 和 `std::shared_ptr` 都是包装了原始指针的类。
2. 它们的析构函数会自动调用 `delete` 来释放所管理的内存。
3. 当全局的 `std::unique_ptr` 或 `std::shared_ptr` 对象（它们本身是全局变量）在程序结束时被销毁时，它们会负责释放其持有的堆内存。
4. 使用 `std::make_unique` 和 `std::make_shared` 通常更安全，因为它们能更好地处理异常情况（例如，如果构造对象时抛出异常，`make_unique` / `make_shared` 能确保已分配的内存被正确释放）。
`std::unique_ptr` vs `std::shared_ptr` 对于全局变量的考虑：
`std::unique_ptr`: 表示独占所有权。对于全局变量，这意味着只有这个全局 `unique_ptr` 对象拥有指向堆内存的唯一所有权。当它被销毁时，内存就被释放。这种方式更直接，没有额外的开销。
`std::shared_ptr`: 表示共享所有权。它使用引用计数来管理内存的生命周期。当最后一个 `shared_ptr` 指向该内存时，内存才会被释放。对于全局变量，这通常不是必需的，除非有其他非全局的 `shared_ptr` 也可能指向同一块内存。如果没有共享所有权的需求，`shared_ptr` 会引入一些性能开销（引用计数的管理）。
在全局作用域使用 `new` 的注意事项：
避免过早释放: 永远不要在 `main` 函数内部显式调用 `delete` 来释放一个通过全局指针指向的内存。因为你无法确定其他全局变量或者函数是否还在使用这块内存。留给全局对象的析构函数去处理是最好的方式。
避免野指针: 如果全局指针在某个时刻被置为 `nullptr`，但其指向的内存尚未被 `delete`，那么当全局对象的析构函数尝试 `delete` 时，可能会导致问题（虽然 `delete nullptr` 是安全的，但如果 `delete` 被调用了两次，或者指针指向了已经被释放的内存，那就是问题）。使用 RAII 类或智能指针可以极大地避免这些问题。
考虑替代方案: 在很多情况下，全局变量的动态内存分配是可以避免的。考虑使用全局的静态对象（如 `static int global_var = 100;`），或者使用全局的容器（如 `std::vector` 或 `std::map`），它们本身就会在全局作用域内被正确管理生命周期，无需手动 `new`/`delete`。
总结
是的，当全局变量通过 `new` 分配了堆内存后，通常需要 `delete` 来防止内存泄漏。
最佳实践是将动态内存的分配和释放封装在类的析构函数中（RAII），然后创建一个该类的全局实例。
现代 C++ 更推荐使用 `std::unique_ptr` 或 `std::shared_ptr` 来管理全局变量指向的动态内存。它们的析构函数会自动执行 `delete`。
永远不要在 `main` 函数内部手动 `delete` 全局指针指向的内存，除非你对程序的生命周期和对象间的依赖关系有极其精确的把握，但即使如此，也极不推荐。
安全地管理全局变量的动态内存，核心在于理解它们的生命周期，并利用 C++ 提供的机制（RAII 或智能指针）来自动化这个过程。避免手动 `new`/`delete` 是编写健壮 C++ 代码的关键一步。
网友意见
很多年前，我面试，信心满满地将一个益智游戏的破解算法程序给面试官看，那个程序在界面上设置一些参数，就能计算出益智游戏每关走法，算我的一个得意之作。
面试官看了我的代码，没有为我能想出这么精妙的破解算法而惊讶，而是摇摇头，说我有new的指针不释放。我说那个指针类似全局变量，本来程序启动new一下，关程序的时候系统就给它释放了，不需要脱裤子放屁手动给它释放。
那个面试官反驳说，不能什么都交给系统啊。
后来我也接受教训，以后形成强迫症，有new必有delete。而且，那种全局new看样子不需要delete的变量，仅限于我们自己做的手工作品。如果是大型项目，不建议这样做。就算一开始设计的时候确定就是程序启动new，程序结束delete，也不能保证后面因为需求增加、改变而改变原有的设计，很容易导致bug。建议大型项目使用智能指针。
这个东西不是看全局变量还是什么别的，而是看生存期。
如果一块内存的生存期是跟随进程级别的，那么确实可以不释放：很多服务端程序都有类似的设计。
当然，也有例外的：例如说如果你的对象涉及一些内核资源、文件资源等，那么就不一定能指望进程退出后os能干净回收，这时候就必须在进程退出时自己先清理掉。
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