c/c++内存管理 - 技术栈

1.c++/c内存分布

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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);
}

选项: A.栈 B.堆 C.数据段(静态区) D.代码段(常量区)

globalVar在哪里？C __ staticGlobalVar在哪里？C __

staticVar在哪里？C localVar在哪里？A __

num1 在哪里？A __

char2在哪里？A __ *char2在哪里？A _

pChar3在哪里？A *pChar3在哪里？D __

ptr1在哪里？A __ *ptr1在哪里？B__

sizeof(num1) = 40 __;

sizeof(char2) = 5 __; strlen(char2) = 4 __;

sizeof(pChar3) = 4/8 __; strlen(pChar3) = 4 __;

sizeof(ptr1) = 4/8;

char char2[]="abcd",常量区(代码段)有一块空间，存的是abcd'\0',char2的初始化方式是将该常量区(代码段)的内容拷贝过去

pchar3就是直接指向数据段的abcd'\0',故解引用后在代码段

int *ptr4=new int;//动态申请一个int类型的空间

int *ptr5=new int(10);//动态申请一个int类型的空间并初始化为10

int *ptr6=new int[10];//动态申请10个int类型的空间

int *ptr7=new int[10]{1,2,3,};//动态申请10个int类型的空间并将前三个初始化

delete ptr4;

delete ptr5;

delete []ptr6;

delete []ptr7;

3.operator new与operator delete函数

new与delete是用户进行动态申请和释放的操作符，operator new和operator delete是系统提供的全局函数

operator new实际也是通过malloc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，如果用户提供措施就继续申请，否则就抛异常。operator delete最终也是通过free释放空间的

4.new和delete的实现原理

如果是内置类型，new和malloc,delete和free基本类似，不同的是:

new和delete申请和释放的是单个元素的空间，new[]和delete[]申请和释放的是多个元素的空间，new在申请失败空间时会抛异常，malloc会返回NULL

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.在释放对象的空间上执行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

int*p=new int[5];

可以delete p;

也可以delete []p;

因为指针是内置类型，不需要调用析构函数

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class A{
A(int a=10)
:_a(a);
{}
~A(){
}
private:
int _a1;
}

会在开40个字节的前4个存放10(要开辟的对象个数)

delete[]p2要调用析构函数(delete[]的实现原理是在释放空间上先调用N次析构函数，完成N个对象中资源的清理)

但不知道要调用几次，故指针向前偏移4个字节，取出这个10，然后调用10次析构函数

如果delete p2;则前面开的存放10的4个字节内存没有释放，造成内存泄漏

如果不写析构函数，则可以用delete p2; 或者改为delete(p2-1);

但，还是要匹配使用

5.定位new

定位new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

stackpst=(stack )operator new(sizeof(stack);

new(pst)stack(4);//显示调用构造函数，构造函数是没法显示调用的，析构函数可以显示调用

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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

定位new的使用场景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式调构造函数初始化。

6.malloc/free和new/delete的区别

①.malloc和free是函数，new和delete都是操作符

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

④.malloc的返回值为void*,在使用时必须强转，new不需要，因为new后面跟的是空间的类型

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，不会调用构造函数和析构函数，而new在申请空间后悔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。