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社区首页 >专栏 >移情别恋c++ ദ്ദി˶ー̀֊ー́ ) ——3.内存管理

移情别恋c++ ദ്ദി˶ー̀֊ー́ ) ——3.内存管理

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用户11286441
发布2024-09-23 19:22:53
650
发布2024-09-23 19:22:53
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文章被收录于专栏:学习

1. C/C++内存分布

 我们先来看下面的一段代码

代码语言:javascript
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int globalVar = 1;
static int staticGlobalVar = 1;
void Test()
{
static int staticVar = 1;
int localVar = 1;
int num1[10] = { 1, 2, 3, 4 };
char char2[] = "abcd";
const char* pChar3 = "abcd";
int* ptr1 = (int*)malloc(sizeof(int) * 4);
int* ptr2 = (int*)calloc(4, sizeof(int));
int* ptr3 = (int*)realloc(ptr2, sizeof(int) * 4);
free(ptr1);
free(ptr3);
}

这是各变量所存储的位置!!!!!!!!! 特别: *char2 在 栈 (*char2相当于是拷贝一份,char2指向的是拷贝的数据{存在栈里}) *char3 在 代码段(常量区)  (char3指向的是原数据)

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

代码语言:javascript
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void Test ()
{
// 1.malloc/calloc/realloc的区别是什么?
int* p2 = (int*)calloc(4, sizeof (int));
int* p3 = (int*)realloc(p2, sizeof(int)*10);
// 这里需要free(p2)吗?
free(p3 );
}

请问,需要free(p2)嘛? 解答: 不需要  (1)realloc 原地扩容,p2和p3实际是同一个,free(p3)==free(p2) (2)realloc 异地扩容,会开新空间把p2的值拷贝一份,再释放p2

3. C++内存管理方式

C语言内存管理方式在C++中可以继续使用,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。

3.1 new/delete操作内置类型 

代码语言:javascript
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void Test()
{
// 动态申请一个int类型的空间
int* ptr4 = new int;
// 动态申请一个int类型的空间并初始化为10
int* ptr5 = new int(10);
// 动态申请10个int类型的空间
int* ptr6 = new int[3];
delete ptr4;
delete ptr5;
delete[] ptr6;
}

3.2 new和delete操作自定义类型 

代码语言:javascript
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class A
{
public:
	A(int a = 0)
		: _a(a)
	{
		cout << "A():" << this << endl;
	}
	~A()
	{
		cout << "~A():" << this << endl;
	}
private:
	
		int _a;
};
int main()
{
	// new/delete 和 malloc/free最大区别是 new/delete对于【自定义类型】除了开空间还会调用构造函数和析构函数
		A* p1 = (A*)malloc(sizeof(A));
	A* p2 = new A(1);  //1传给构造函数进行初始化
	free(p1);
	delete p2;

	// 内置类型是几乎是一样的
	int* p3 = (int*)malloc(sizeof(int)); // C
	int* p4 = new int;
	free(p3);
	delete p4;

	A* p5 = (A*)malloc(sizeof(A) * 10);
	A* p6 = new A[10];
	free(p5);
	delete[] p6;
	return 0;
}

4. 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。

代码语言:javascript
复制
/*
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,如果改应对措施用户设置了,则继续申请,否
则抛异常。
*/

void *__CRTDECL operator new(size_t size) _THROW1(_STD bad_alloc)
{
// try to allocate size bytes
void *p;
while ((p = malloc(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
static const std::bad_alloc nomem;
_RAISE(nomem);
}

return (p);
}
/*
operator delete: 该函数最终是通过free来释放空间的
*/
void operator delete(void *pUserData)
{
_CrtMemBlockHeader * pHead;
RTCCALLBACK(_RTC_Free_hook, (pUserData, 0));
if (pUserData == NULL)
return;
_mlock(_HEAP_LOCK); /* block other threads */
__TRY
/* get a pointer to memory block header */
pHead = pHdr(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_FINALLY
return;
}
/*
free的实现
*/
#define free(p) _free_dbg(p, _NORMAL_BLOCK)

通过上述两个全局函数的实现知道,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. new和delete的实现原理

5.1 内置类型

如果申请的是内置类型的空间,new和malloc,delete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,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 (operator new + 构造函数)

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 (析构函数 + operator delete) 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. malloc/free和new/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

7.小习题

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原始发表:2024-09-19,如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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目录
  • 1. C/C++内存分布
  •  2. C语言中动态内存管理方式:malloc/calloc/realloc/free 
  • 3. C++内存管理方式
    • 3.1 new/delete操作内置类型 
      • 3.2 new和delete操作自定义类型 
      • 4. operator new与operator delete函数 
      • 5. new和delete的实现原理
        • 5.1 内置类型
          •  5.2 自定义类型
          •  6. malloc/free和new/delete的区别
          • 7.小习题
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