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c++中的内存管理

1. C/C++内存分布

1.又叫堆栈--非静态局部变量/函数参数/返回值等等,栈是向下增长的。
2.内存映射段是高效的I/O映射方式,用于装载一个共享的动态内存库。用户可使用系统接口
创建共享共享内存,做进程间通信。(Linux会学到这块,现在只需要了解一下)
3.用于程序运行时动态内存分配,堆是可以上增长的。
4.数据段--存储全局数据和静态数据。
5.代码段--可执行的代码/只读常量。

2. C语言中动态内存管理方式:malloc/calloc/realloc/free

1. malloc/calloc/realloc的区别?

(1)malloc:分配连续的堆内存,不需要初始化,内存里存的数是随机的

(2)calloc:分配num个,每个占size自己的连续内存,自动初始化为0

(3)realloc :扩容/缩容已经通过malloc/calloc/realloc申请的堆内存。

  • 原指针后方有足够空闲内存:直接原地扩容,返回原指针;
  • 空间不足:重新开辟一块新内存,拷贝旧数据,释放旧内存,返回新地址

注:c语言中内存动态开辟有开辟失败的风险,需要在开辟内存后检查返回的是否是空指针

3. C++内存管理方式

c语言中的内存管理方式在c++中仍旧可以使用,但有些地方就无能为力,而且使用起来比较麻烦,因此C++又提出了自己的内存管理方式:通过new和delete操作符进行动态内存管理

注意:申请和释放单个元素的空间,使用new和delete操作符,申请和释放连续的空间,使用
new[]和delete[],注意:匹配起来使用。
在申请自定义类型的空间时,new会调用构造函数,delete会调用析构函数,而malloc与
free不会
为什么要强调配套使用?
如果这段代码写成delete p的话编译器会崩溃
如果是内置类型的话,实际上用delete或者delete[]删除都可以。但是在删除自定义类型时会出现意外,因为编译器在删除自定义类时,会调用自定义类型的析构函数,为了确定调用析构函数的次数,编译器会在最开始开一块四字节的空间来存储调用析构函数的次数,如果用delete来删除的话,编译器没有删除这块空间,导致内存泄漏,程序崩溃。(如果不写析构函数的话,这段代码其实是能跑过的)

4. operator newoperator delete函数

4.1 operator newoperator delete函数(重点)

new和delete是用户进行动态内存申请和释放的操作符operator new 和operator delete
系统提供的全局函数new在底层调用operator new全局函数来申请空间,delete在底层通过
operator delete全局函数来释放空间
operator new:该函数实际通过malloc来申请空间,当malloc申请空间成功时直接返回;申请空间

失败,尝试执行空 间不足应对措施,如果该应对措施用户设置了,则继续申请,否则抛异常。(如何接收异常将会在之后的文章中讲到)

1G = 1024MB = 1024*1024KB = 1024*1024*1024Byte

operator new 实际也是通过malloc来申请空间,如果malloc申请空间成功就直接返回,否则执行用户提供的空间不足应对措施,如果用户提供该措施就继续申请,否则就抛异常。operator delete 最终是通过free来释放空间的

5. newdelete的实现原理

5.1内置类型

如果申请的是内置类型的空间,newmallocdeletefree基本类似,不同的地方是:
new/delete申请和释放的是单个元素的空间,new[]delete[]申请的是连续空间,而且new在申
请空间失败时会抛异常,malloc会返回NULL

5.2自定义类型

new的原理
1. 调用operator new函数申请空间
2. 在申请的空间上执行构造函数,完成对象的构造
delete的原理
1. 在空间上执行析构函数,完成对象中资源的清理工作
2. 调用operator delete函数释放对象的空间
new T[N]的原理
1. 调用operator new[]函数,在operator new[]中实际调用operator new函数完成N个对
象空间的申请
2. 在申请的空间上执行N次构造函数
delete[]的原理
1. 在释放的对象空间上执行N次析构函数,完成N个对象中资源的清理
2. 调用operator delete[]释放空间,实际在operator delete[]中调用operator delete来释
放空间

6.定位new表达式(placement-new)(了解)

定位new表达式是在已分配的原始内存空间中调用构造函数初始化一个对象
使用格式:
new (place_address) type或者new (place_address) type(initializer-list)
place_address必须是一个指针,initializer-list是类型的初始化列表
使用场景:
定位new表达式在实际中一般是配合内存池使用。因为内存池分配出的内存没有初始化,所以如
果是自定义类型的对象,需要使用new的定义表达式进行显示调构造函数进行初始化。
(上面调用operator new时就用到了定位new表达式)

7. malloc/freenew/delete的区别

malloc/free和new/delete的共同点是:都是从堆上申请空间,并且需要用户手动释放。不同的地
方是:
1. malloc和free是函数,new和delete是操作符
2. malloc申请的空间不会初始化,new可以初始化
3. malloc申请空间时,需要手动计算空间大小并传递,new只需在其后跟上空间的类型即可,
如果是多个对象,[]中指定对象个数即可
4. malloc的返回值为void*, 在使用时必须强转,new不需要,因为new后跟的是空间的类型
5. malloc申请空间失败时,返回的是NULL,因此使用时必须判空,new不需要,但是new需
要捕获异常
6. 申请自定义类型对象时,malloc/free只会开辟空间,不会调用构造函数与析构函数,而new
在申请空间后会调用构造函数完成对象的初始化,delete在释放空间前会调用析构函数完成
空间中资源的清理释放
http://www.jsqmd.com/news/716940/

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