C++内存管理

一、C++内存分布

  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。

  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。(Linux课程如果没学到这块,现在只需要了解一下)

  1. 堆用于程序运行时动态内存分配,堆是可以上增长的。

  2. 数据段--存储全局数据和静态数据。

  3. 代码段--可执行的代码/只读常量。

面试题:

cpp 复制代码
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);
}
  1. 选择题:

选项: A.栈 B.堆 C.数据段(静态区) D.代码段(常量区)

globalVar在哪里?____ staticGlobalVar在哪里?____ staticVar在哪里?____ localVar在哪里?num1 在哪里?

解答上半部分:

因为前三个变量都是用static或者在全局定义的变量,所以都在静态区。

而另外两个都是在程序中临时定义的变量,所以都在栈。

问题:前面3个存储在静态区的变量又什么区别?

第一个没有static修饰的全局变量,在所有文件都生效,而第二个有static定义的变量只能在当前文件中生效,而第三个定义在函数体里面的static变量,只在当前函数体内生效。


char2在哪里?____ *char2在哪里?___

pChar3在哪里?____ *pChar3在哪里?____

ptr1在哪里?____ *ptr1在哪里?____

解答下半部分:

char2也是临时变量,所以创建在栈上。

*char2也是创建在栈上。这里有很大分歧,因为*char2指向的是数组的首元素地址,不应该指向的是常量区吗?

这里我们要明白一个道理,abcd这个字符串也是所谓的字面量,本身肯定存储在常量区,但是char2是一个数组,需要将abcd这个字符串拷贝在栈上,所以*char2指向的也是在栈上!

而pchar3本身是一个指针,所以*pchar3就直接指向存储在常量区的abcd~

ptr1本身就是临时变量,存储在栈上,而指向的内容就是动态开辟,因此*ptr1存储的空间就是在堆上。

二. 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。

比如对自定义类型的初始化,我们不能显示调用自定义类型的构造函数,因为构造函数是自动调用。

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和delete用法:

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:匹配起来使用。

new/delete 和 malloc/free的关系:

在内置类型没有本质区别

区别: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new失败怎么解决?

我们用try catch 来捕获异常~

三、operator new与operator delete函数

注意这两个不是操作符解引用,而是两个全局函数!封装了malloc和free(处理失败抛异常的问题)

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。

调用关系:

new -> operator new -> malloc

delete -> operator delete -> free

使用规则:

常见面试题(八股文)

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

  1. 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

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