内存分布:
首先我们需要了解的是C/C++中内存区域的划分:
1. 栈又叫堆栈--非静态局部变量/函数参数/返回值等等,栈是向下增长的:先调用的地址比后调用的地址大。
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。
3. 堆用于程序运行时动态内存分配,堆是可以上增长的:先调用的地址比后调用的地址小。
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。
当我们懂了内存分布,可以尝试练习:
是不是前面还算简单,下面就写懵圈了!
解析:
char2是定义在栈上的,它将在常量区的“abcd”拷贝的一份到数组中,,所以解引用(数组名是数组的首地址)还是是在栈上;
pChar3是一个指向常量区的“abcd”的一个指针,定义在栈上,解引用后就是常量区的“abcd”所以解引用在常量区;
ptr1定义在栈上,但是malloc开辟的空间在堆上,所以解引用是在堆上;
栈和堆的区别:
栈和堆的区别:
栈:由编译器自动分配并且出了作用域就释放,一般存储函数的参数局部变量等。
堆:由我们通过开辟的空间分配,需要我们手动释放,若程不释放则系统释放。1、申请内存的方式:
栈:由编译器自动分配,如变量的声明的同时会开辟空间。堆:由程序员申请,需要制定需要的大小(动态分配)。
2、系统响应的不同:栈:只要系统剩余空间大于申请内存,系统就会提供,否则程序会崩溃流:栈溢出。
堆:遍历空闲地址链表,找到符合要求的,就将该地址分配给程序,内存的首地址记录分配的大小(方便delete)。
3、空间大小不同:
栈:连续的,编译时就确定的大小;
堆:不连续,他的上限决定于系统中有效的虚拟内存。
4、执行效率的不同:
栈:由系统分配,速度快;
堆:程序员分配,速度慢,容易产生内存碎片,需要多少开辟多少。
C语言中动态内存管理方式:malloc/calloc/realloc/free
malloc/calloc/realloc的区别:
1.malloc和realloc分配好内存空间后不会对空间初始化,calloc会对空间全部初始化为0.
2.参数不同:malloc(需要开辟的大小)、calloc(需要开辟个数,每个的大小)、realloc(原来的指针,新的内存块大小)。
3.它们空间分配失败的返回值地址都为NULL;
4.它们都需要free释放内存,否则会造成内存泄漏等问题。
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。
new/delete操作内置类型
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。
#include <iostream>
using namespace std;
class Stack
{
public:
Stack(int capacity = 4)
{
cout << "构造函数" << endl;
_capacity = capacity;
_a = new int[_capacity];
_top = 0;
}
~Stack()
{
cout << "析构函数" << endl;
delete[] _a;
_a = nullptr;
_top = 0;
_capacity = 0;
}
private:
int* _a;
int _capacity;
int _top;
};
int main()
{
Stack s1;
//Stack* p1 = new Stack;//1.new先开辟一个Stack大小的空间;2.然后调用构造函数在开辟一个栈的空间
//delete p1;//1.先释放构造函数开辟的空间;2.再释放new开辟的Stack的空间
//Stack* p2 = (Stack*)operator new(sizeof(Stack));//没有去调用构造函数初始化
//operator delete(p2);//没有去调用析构函数,导致内存泄漏:给栈开辟的空间没有释放
//Stack* p3 = new Stack[10];//这里开辟的空间会多开4个,用于存放开辟的数量,便于delete使用
delete[] p3;
//delete p3;//空间不能局部释放:直接去释放Stack的空间,前面还有用于记录数量的空间,所以程序崩溃
return 0;
}
操作自定义类型:
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!!!
class A
{
public:
A(int a = 0)
: _a(a)
{
cout << "A():" << this << endl;
}
//~A()
//{
// cout << "~A():" << this << endl;
//}
private:
int _a;
};
int main()
{
A* p4 = new A[10];
//delete p4;//如果没有定义析构是不会出错:因为编译器的优化认为不需要调用析构,所以没有多开辟空间来记录开辟的个数
free(p4);//同理
return 0;
}
//通过上面两个程序的比较:new/delete new[]/delete[] malloc/free 一定要配对使用,否则结果是未定义
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:new和delete匹配起来使用。
了解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 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);
}可以看到operator new 函数实际还是通过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。可以理解为:为了解决C语言中将malloc失败的NULL设置为0,导致一些特殊场景的错误,所以将malloc进行封装了,对malloc失败进行异常抛出。
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;
}operator delete函数本质还是通过free来释放空间,
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。
new和delete的实现原理
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。
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
定位new表达式(placement-new)
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
class A
{
public:
A(int a = 0)
: _a(a)
{
cout << "A():" << this << endl;
}
//~A()
//{
// cout << "~A():" << this << endl;
//}
private:
int _a;
};
int main()
{
A a1;//自动调用构造函数
//构造函数可以显示调用吗?
A* p1 = (A*)operator new(sizeof(A));
//不能下面这样显示调用构造函数
//p1->A(1);
//但是可以用定位new显示调用构造函数
new(p1)A(1);
//析构函数就可以显示调用
p1->~A();
operator delete(p1);
return 0;
}
特别需要理解:malloc/free和new/delete的区别
malloc/free和new/delete:
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.文章来源:https://www.toymoban.com/news/detail-755008.html
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