“new出对象“原理的深层解密

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了“new出对象“原理的深层解密。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

“new出对象“原理的深层解密,C++,c++,c语言,开发语言,算法

🎈个人主页:🎈 :✨✨✨初阶牛✨✨✨
🐻推荐专栏1: 🍔🍟🌯C语言初阶
🐻推荐专栏2: 🍔🍟🌯C语言进阶
🔑个人信条: 🌵知行合一
🍉本篇简介:>:讲解C++中的有关内存管理知识,如何new出对象?
金句分享:
✨如果事与愿违,请相信另有安排.✨

前言

讲解C++中有关new的知识,与malloc进行对比,以及深入探索new的实现原理.

一、malloc和new的使用

C语言阶段,我们习惯使用malloc向内存申请空间,但是在C++阶段,我们习惯用new在动态内存中创建对象,为什么呢?

1.1 new创建内置类型(int等)

在创建内置类型时,new只是不需要进行强转和计算内置类型的大小,看起来更加简洁,方便.

	//malloc申请内置类型
	int* p1 = (int*)malloc(sizeof(int));
	free(p1);
	//new对比
	int* ptr1 = new int;
	delete ptr1;

1.2 new创建数组

new + 对象的类型 + [个数] + (初始化的值)

new + 对象的类型 + [个数] + {num1,num2,…}

需要注意的是,连续的多个空间须使用new[]delete[]搭配

	//申请数组
	int* p3 = (int*)malloc(sizeof(int) * 10);
	//赋值
	for (int i = 0; i < 10; i++){
		p3[i] = i;
	}
	//打印
	for (int i = 0; i < 10; i++){
		cout << p3[i] << " ";
	}
	cout << endl;
	
	// new创建数组
	int* ptr3 = new int[10]{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};
	for (int i = 0; i < 10; i++){
		cout << ptr3[i] << " ";
	}
	//释放
	free(p3);
	delete[] ptr3;

1.3 创建对象

如何使用new进行创建对象?

#include <iostream>
using namespace std;
#include<stdlib.h>

class Date
{
public:
	Date()
		:_year(2020)
		,_month(6)
		,_day(6)
	{
		cout << "A()" << endl;
	}
	void print()
	{
		cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
	}
	~Date()
	{
		cout << "~A()" << endl;
		free(_a);
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
	int* _a=nullptr;
};

int main()
{
	//malloc出对象
	Date* d1 = (Date*)malloc(sizeof(Date));
	d1->print();
	free(d1);

	//new出对象
	Date* d2 = new Date;
	d2->print();
	delete d2;
	return 0;
}

运行结果:

-842150451–842150451–842150451
A()
2020-6-6
~A()

通过上段代码我们发现,malloc只是进行开空间的操作,对象并没有得到初始化操作.
new则是在开空间的同时,会调用对象的构造函数,将对象进行初始化.

free只是进行简单的释放申请的空间,如果对象中存在动态申请的成员,则无法进行释放.
delete会在释放申请的对象空间的同时,调用对象的析构函数,彻底的完成空间的清理工作.

1.4 异常处理

对于malloc函数,当malloc申请内存空间失败的时候,会返回一个NULL指针.
我们通常通过判断返回值是否为NULL来判断是否申请成功.

	int* a = (int*)malloc(10000* sizeof(int));
	if (a == NULL)
	{
		perror("malloc a fail");//申请失败时,打印错误信息
		return 0;
	}

new失败不会返回NULL,而是通过抛出异常.
C++中,可以使用try-catch语句来捕获new操作符抛出的异常。new操作符在内存分配过程中如果失败,会抛出一个bad_alloc异常。

示例代码:

try {
    int* myArray = new int[10000]; // 分配一个包含10000个整数的数组
    // ...
    delete[] myArray; 
}
catch (const std::bad_alloc& e) {
    // 处理内存分配失败的异常
    std::cout << "内存分配失败: " << e.what() << std::endl;
}

在上述代码中,new操作符用于分配一个包含10000个整数的数组。如果内存分配失败,将抛出一个bad_alloc异常。catch语句块接收这个异常,并执行相应的处理代码。在这个示例中,异常被捕获后会打印一条错误消息。

需要注意的是,catch语句块中的参数类型应为const std::bad_alloc&,因为bad_alloc是标准异常类,它派生自std::exception,通常以常量引用的形式传递给异常处理代码。

二、malloc和new的区别:(面试热门)

C++中,mallocnew都用于在堆上分配内存,但有一些重要的区别。

  1. 语法和类型安全性mallocfree是函数,newdelete是操作符
    (1)malloc是C语言中的函数,malloc需要指定要分配的内存大小,并返回一个指向未初始化内存块的指针。
    (2)newC++中的运算符new可以直接在创建对象时进行初始化,并返回一个指向已经构造的对象的指针。new操作符会执行类型检查,确保分配的内存与对象类型匹配。

  2. 构造函数和析构函数调用
    (1)使用new分配内存时,会自动调用对象的构造函数进行初始化。
    (2)使用malloc分配内存时,不会调用对象的构造函数,需要手动调用构造函数初始化对象。
    (3)同样,使用delete释放new分配的内存时,会自动调用析构函数进行清理工作。而使用free释放malloc分配的内存时,不会自动调用析构函数,需要手动执行清理操作。

  3. 内存大小计算
    (1)使用malloc分配内存时,需要显式指定要分配的内存块的大小,以字节为单位。
    (2)使用new分配单个对象时,编译器会自动计算所需的内存大小,以对象的类型为基础。对于数组对象,需要使用new[]delete[],同样会自动计算所需的内存。

  4. 异常处理new在分配内存失败时,会抛出std::bad_alloc异常,而malloc在分配内存失败时,返回NULL指针。

  5. 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

总的来说,new相对于malloc提供了更高级的、更安全的内存分配方式,能够自动调用构造函数和析构函数,执行类型检查,并提供异常处理。因此,在C++中,推荐使用newdelete来进行动态内存分配和释放。如果你需要使用C语言的库或与C代码进行交互,可以使用mallocfree

三、new和delete的深层解密

3.1 解密实现原理

学到这里,我们知道new会代用构造函数,还会抛出异常,那它究竟是怎么实现的呢?
“new出对象“原理的深层解密,C++,c++,c语言,开发语言,算法

operator new的实现

void *__CRTDECL operator new(size_t size) _THROW1(_STD bad_alloc)
{
void *p;
while ((p = malloc(size)) == 0)//通过mallo开空间
 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);
}

“new出对象“原理的深层解密,C++,c++,c语言,开发语言,算法

看不懂没关系,只需要知道operator delete调用了free函数即可

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 );//调用了free函数
     __FINALLY
         _munlock(_HEAP_LOCK);  /* release other threads */
     __END_TRY_FINALLY
     return;
}

free的实现就是一个宏定义_free_dbg(p, _NORMAL_BLOCK)

#define   free(p)               _free_dbg(p, _NORMAL_BLOCK)

我们可以直接调用operator newoperator delete函数.

void test1()
{
	A* a1 = (A*)operator new (sizeof(A));
	A* a2 = (A*)malloc (sizeof(A));

	operator delete(a1);
	free(a2);
}
int main()
{
	test1();
	return 0;
}

发现operator new 的使用和malloc没什么区别,
只是一个抛异常.
一个返回NULL.
“new出对象“原理的深层解密,C++,c++,c语言,开发语言,算法

3.2 通过汇编指令验证

void test1()
{
	A* a1 = new A;
	delete a1;
}

通过调试窗口的反汇编窗口,我们查看A* a1 = new A;对应的汇编指令:
“new出对象“原理的深层解密,C++,c++,c语言,开发语言,算法
会发现,new操作符果然是调用operator new +构造函数.

查看delete操作符,由于vs编译器进行了再封装,我们需要进到下面这条指令里面去看:
“new出对象“原理的深层解密,C++,c++,c语言,开发语言,算法

不难发现,delete操作符=调用析构函数+调用operator delete函数
“new出对象“原理的深层解密,C++,c++,c语言,开发语言,算法

好的,本篇有关new操作符和delete操作符的相关知识就讲到这里了,希望对大家有所帮助.
如果觉得文章有帮助的话,可以来个一键三连吗?
“new出对象“原理的深层解密,C++,c++,c语言,开发语言,算法文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-648745.html

到了这里,关于“new出对象“原理的深层解密的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处: 如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请点击违法举报进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

领支付宝红包 赞助服务器费用

相关文章

  • 掌握Go语言:Go语言递归函数,解密编程之谜,探索算法的奥秘!(27)

    递归函数是指在函数内部调用自身的函数。在Go语言中,递归函数使用起来非常方便,但需要注意递归的终止条件,以避免无限循环。 Go语言递归函数的使用方法 在Go语言中,编写递归函数的基本步骤如下: 上述三点内容详细解释如下: 定义一个函数,函数内部调用自身 :

    2024年04月15日
    浏览(55)
  • 《C++ Core Guidelines解析》:揭示现代C++最佳实践的深层原理

       本书旨在深入解析C++ Core Guidelines,这是C++社区中权威的编程指南。我们将探索其中所包含的现代C++最佳实践,从底层原理和设计理念角度剖析其背后的思想 。通过对Guidelines的逐条解析和实例说明,读者将深入理解如何编写更安全、高效和可维护的C++代码。本文旨在为

    2024年02月09日
    浏览(53)
  • C语言中的 RSA加密和解密算法: 深度探索与实现

    RSA加密算法是一种非对称加密算法,即公开密钥加密,私有密钥解密。在公开密钥加密和私有密钥解密的过程中,密钥是不同的,这是与其他加密算法的主要区别。RSA算法的安全性依赖于大数分解,随着计算机的发展,对于大数的分解能力越来越强,RSA算法的密钥长度也在不

    2024年02月03日
    浏览(54)
  • 测试先行:探索测试驱动开发的深层价值

    在软件开发的世界中,如何确保代码的质量和可维护性始终是一个核心议题。测试驱动开发(TDD)为此提供了一个答案。与传统的开发方法相比,TDD鼓励开发者从用户的角度出发,先定义期望的结果,再进行实际的开发。这种方法不仅可以确保代码满足预期的需求,还可以在

    2024年02月11日
    浏览(35)
  • 我现在必须new一个对象!!!

    目录 前言 1.new 2.delete 3.底层逻辑 4.定位new 5.对比 🎃之前在使用C语言的时候,我们便使用  malloc  和  calloc  等函数进行动态内存的开辟。但  C++  之中又引入了两个操作符  new  和  delete  来代替 C 语言中的函数进行动态内存的管理。下面就一起来学习如何使用吧。 🎃使

    2023年04月18日
    浏览(37)
  • 用java语言写一个AES算法,使用AES(CBC模式)对数据进行加密或解密。加解密用到的密钥(Key)和密钥偏移量(IV),代码实例类编写。

    以下是一个使用Java编写的AES算法实例,使用AES(CBC模式)对数据进行加密和解密。代码中包括了生成随机密钥和密钥偏移量的方法。 java Copy code import javax.crypto.*; import javax.crypto.spec.IvParameterSpec; import javax.crypto.spec.SecretKeySpec; import java.security.InvalidAlgorithmParameterException; import

    2024年02月07日
    浏览(63)
  • 【面试题】new 一个对象时,js 做了什么?

    前后端面试题库 (面试必备) 推荐:★★★★★ 地址:前端面试题库  web前端面试题库 VS java后端面试题库大全 在 JavaScript 中, 通过 new 操作符可以创建一个实例对象,而这个实例对象继承了原对象的属性和方法。因此,new 存在的意义在于它实现了 JavaScript 中的继承,而不

    2024年02月03日
    浏览(38)
  • 深入理解JVM:Java使用new创建对象的流程

            ①new 对象         ②反射         ③对象的复制         ④反序列化 先看看常量池里面有没有,如果有,就用常量池的 看这个类有没有被加载过,如果没有,就执行类加载以及类的初始化。(对象的大小,在类加载的时候就确定了)。 对象在堆内存

    2024年02月15日
    浏览(67)
  • 【C++基础(九)】C++内存管理--new一个对象出来

    💓博主CSDN主页:杭电码农-NEO💓   ⏩专栏分类:C++从入门到精通⏪   🚚代码仓库:NEO的学习日记🚚   🌹关注我🫵带你学习C++   🔝🔝 在C语言中,有四个内存管理函数: malloc,calloc,realloc和free 但是它们的使用十分的不方便: 代码量很大,并且有一个新的问题: malloc函数不会初始

    2024年02月14日
    浏览(85)

觉得文章有用就打赏一下文章作者

支付宝扫一扫打赏

博客赞助

微信扫一扫打赏

请作者喝杯咖啡吧~博客赞助

支付宝扫一扫领取红包,优惠每天领

二维码1

领取红包

二维码2

领红包