【C++】内存管理

内存管理1、C内存分布C程序中有四个区域区域存储内容生命周期栈局部变量、函数参数、数组、指针变量本身函数调用时分配函数结束自动释放堆malloc/calloc/realloc分配的内存手动分配、手动释放程序结束前一直存在数据段静态区全局变量、静态变量整个程序运行期间代码段常量区程序代码、字符串常量整个程序运行期间注意char ch2[]”abcd””abcd”是常量字符串储存在代码段但char2是局部字符数组数组在栈上他会把这个常量字符串拷贝一份存储在栈区因此char2数组名和*char数组元素都在栈*const不会改变变量的储存区域pChar3是一个字符指针变量存储在栈区pChar3是字符串常量“abcd”存储在常量区只要是在局部创建的变量只要前面没有加static修饰那么这个变量一定是储存在栈里2、C内存管理方式2.1new和delete操作内置类型voidTest(){// 动态申请一个int类型的空间int*ptr4newint;// 动态申请一个int类型的空间并初始化为10int*ptr5newint(10);//类型后面是()// 动态申请10个int类型的空间int*ptr6newint[10];//类型后面是[]// 动态申请10个int类型的空间并初始化前三个为1,2,3int*ptr7newint[10]{1,2,3};//初始化[]加{初始化数据}delete ptr4;delete ptr5;delete[]ptr6;delete[]ptr7;}注意动态申请并初始化类型后面是()动态申请多个连续空间类型后面是**[]如果对多个连续的空间初始化可以在[]后面加{}**里面是初始化的数据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[]2.2new和delete操作自定义类型C语言中动态申请一块空间SLTNode*SLTBuyNode(SLTDataType x){SLTNode*newnode(SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode));//内存不够 报错退出if(newnodeNULL){perror(malloc error);exit(1);}newnode-datax;newnode-nextNULL;returnnewnode;}在C语言中动态申请一块内存需要单独的函数函数里面有空间申请检查合理性初始化等然后用这个函数实现动态内存申请C中申请空间class A{public:A(inta0):_a(a){coutA():thisendl;}~A(){cout~A():thisendl;}private:int_a;};intmain(){//动态申请一块空间A*p2newA(1);delete p2;int*p4newint;delete p4;//通过new动态申请10个连续空间A*p6new A[10];delete[]p6;return0;}A():0x600002f4c000p2的地址值: 0x600002f4c000~A():0x600002f4c000p4的地址值: 0x600002f4c010A():0x600002f4c020A():0x600002f4c024…共10次A()构造p6的地址值: 0x600002f4c020~A():0x600002f4c044~A():0x600002f4c040…共10次~A()析构逆序注意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不会如果自定义类型没有默认构造函数则在new时需要进行人为的初始化3、operator new与operator delete函数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是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void*__CRTDECL operatornew(size_tsize)_THROW1(_STD bad_alloc){// try to allocate size bytesvoid*p;while((pmalloc(size))0)if(_callnewh(size)0){// report no memory// 如果申请内存失败了这里会抛出bad_alloc 类型异常staticconststd::bad_alloc nomem;_RAISE(nomem);}return(p);}/* operator delete: 该函数最终是通过free来释放空间的 */voidoperatordelete(void*pUserData){_CrtMemBlockHeader*pHead;RTCCALLBACK(_RTC_Free_hook,(pUserData,0));if(pUserDataNULL)return;_mlock(_HEAP_LOCK);/* block other threads */__TRY/* get a pointer to memory block header */pHeadpHdr(pUserData);/* verify block type */_ASSERTE(_BLOCK_TYPE_IS_VALID(pHead-nBlockUse));_free_dbg(pUserData,pHead-nBlockUse);__FINALLY_munlock(_HEAP_LOCK);/* release other threads */__END_TRY_FINALLYreturn;}/* free的实现 */#definefree(p)_free_dbg(p,_NORMAL_BLOCK)operator实际上是通过malloc申请空间最终通过free释放空间如果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4、new和delete的实现原理4.1内置类型如果申请的是内置类型的空间new和mallocdelete和free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[]和delete[]申请的是连续空间new在申请空间失败时会抛异常malloc会返回NULL4.2自定义类型new的原理调用operator new函数申请空间在申请的空间上执行构造函数完成对象的构造delete的原理在空间上执行析构函数完成对象中资源的清理工作调用operator delete函数释放对象的空间new T[N]的原理调用operator new[]函数在operator new[]中实际调用operator new函数完成N个对象空间的申请在申请的空间上执行N次构造函数delete[]的原理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调用operator delete[]释放空间实际在operator delete[]中调用operator delete来释放空间5、定位new表达式5.1概念定位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5.2使用格式new (place_address) typenew (place_address) type(initializer-list)其中place_address必须是一个指针initializer-list是类型的初始化列表5.3示例定位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A类class A{public:A(inta0):_a(a){coutA():thisendl;}~A(){cout~A():thisendl;}private:int_a;};intmain(){A*p1(A*)malloc(sizeof(A));new(p1)A(10);//定位new表达式p1-~A();free(p1);p1nullptr;return0;}6、malloc/free和new/delete的区别共同点都是从堆上申请空间并且需要用户手动释放不同点malloc和free是函数new和delete是操作符malloc申请的空间不会初始化new可以初始化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如果文章中有错误或不足欢迎大家指正交流。