C/C++内存管理

目录

[1. C/C++内存分布](#1. C/C++内存分布)

[2. C语言中动态内存管理方式：malloc/calloc/realloc/free](#2. C语言中动态内存管理方式：malloc/calloc/realloc/free)

【面试题】

[3. C++内存管理方式](#3. C++内存管理方式)

[3.1 new/delete操作内置类型](#3.1 new/delete操作内置类型)

[3.2 new和delete操作自定义类型](#3.2 new和delete操作自定义类型)

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（以上是分别从操作系统来和从语言来讲）

**1. C/C++**内存分布

我们先来看下面的一段代码和相关问题：

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";
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？C staticGlobalVar在哪里？C

staticVar在哪里？C localVar在哪里？A

num1 在哪里？A

分析:

globalVar全局变量在数据段 staticGlobalVar静态全局变量在静态区

staticVar静态局部变量在静态区 localVar局部变量在栈区

num1局部变量在栈区

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

分析:

char2局部变量在栈区

char2是一个数组，把后面常量串拷贝过来到数组中，数组在栈上，所以*char2在栈上

pChar3局部变量在栈区 *pChar3得到的是字符串常量字符在代码段

ptr1局部变量在栈区 *ptr1得到的是动态申请空间的数据在堆区

2. 填空题：

sizeof(num1) = 40;//数组大小,10个整形数据一共40字节

sizeof(char2) = 5;//包括\0的空间

strlen(char2) = 4;//不包括\0的长度

sizeof(pChar3) = 4;//pChar3为指针

strlen(pChar3) = 4;//字符串"abcd"的长度，不包括\0的长度

sizeof(ptr1) = 4;//ptr1是指针

3. sizeof 和 strlen 区别？

还有sizeof是操作符，strlen是函数。

【说明】

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）
3. 堆 用于程序运行时动态内存分配，堆是可以上增长的。
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。

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

void Test()
{
	int* p1 = (int*)malloc(sizeof(int));
	free(p1);
	// 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);
}

1. malloc/calloc/realloc 的区别如下：

   • malloc：用于动态分配一块指定大小的内存空间，并返回一个指向该内存空间的指针。如果分配成功，返回有效的指针；否则，返回 NULL。
   • calloc：与 malloc 类似，但它会将分配的内存空间全部初始化为 0。
   • realloc：用于调整已分配内存空间的大小。它接受一个原先分配的内存指针和新的大小，并可能重新分配内存空间。如果新的大小小于原先的大小，可能不会改变内存地址；如果新的大小大于原先的大小，可能会重新分配内存并复制原有数据。

2.在代码中，是否需要 free(p2) 取决于后续是否还需要使用 p2 指向的内存空间。如果在 realloc 之后不再使用 p2，那么可以不释放 p2。然而，为了避免内存泄漏，最好在不再需要时释放所有动态分配的内存。（上述realloc中还需用到p2，因此不是free p2）

【面试题】

1. malloc/calloc/realloc 的区别？
2. malloc的实现原理？ glibc中malloc实现原理

**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

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3个int类型的空间
	int* ptr6 = new int[3];
	delete ptr4;
	delete ptr5;
	delete[] ptr6;
}

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。

3.2 new和delete****操作自定义类型

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);
	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;
}

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 。