C和C++内存管理

一：C和C++内存分布

二：C动态内存管理方式

三：C++动态内存管理方式

四：operator new与operator delete函数

五：new和delete的实现原理

六：定位new表达式(placement-new)

七：经典面试题

思维导图：

1：C和C++内存分布

接下来我们来做个题：

以下变量存放在哪一个区域：

问题1：

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

问题2：
sizeof ( num1 ) = ____ ;
sizeof ( char2 ) = ____ ; strlen ( char2 ) = ____ ;
sizeof ( pChar3 ) = ____ ; strlen ( pChar3 ) = ____ ;
sizeof ( ptr1 ) = ____ ;

注解：

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（也被称为数据区、静态数据区、静态区）--存储全局数据和静态数据。
5.）代码段(常量区)--可执行的代码/只读常量

2：C动态内存管理方式

cpp 复制代码

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

int* p2 = (int*)calloc(4, sizeof (int));
int* p3 = (int*)realloc(p2, sizeof(int)*10);

free(p3 );
}

2.1 malloc,realloc,calloc 区别

malloc:在堆上开辟一块空间

realloc：进行对空间的扩容，可能原地扩，也可能异地扩

calloc:开辟空间并把开好的空间进行初始化

2.2 动态开辟的内存需要frre?

毋庸置疑的，必须进行释放，否则会造成内存泄漏

3：C++动态内存管理方式

通过new和delete操作符进行动态内存管理。

3.1 对内置类型的处理

//注意：申请和释放单个元素的空间，使用new和delete操作符后面加变量名字，

// 申请和释放连续的空间，使用new[]和delete[]在加名字，

//注意：匹配起来使用。

3.2对自定义类型的处理

对于自定义类型的delete 和内置类型的销毁是不一样的在底层逻辑上：

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。

4：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。

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。

5：new和delete的实现原理

new , delete 对自定义类型的处理机制

new 的原理

调用 operator new 函数申请空间

在申请的空间上执行构造函数，完成对象的构造
delete 的原理

在空间上执行析构函数，完成对象中资源的清理工作

调用 operator delete 函数释放对象的空间
new T[N] 的原理

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

在申请的空间上执行 N次构造函数
delete[ ] 的原理

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

调用 operator delete[] 释放空间，实际在 operator delete[] 中调用 operator delete 来释
放空间

6：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。

7：经典面试题

7.1malloc,free 和new , delete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 ：

malloc 和 free 是函数， new 和 delete 是操作符

初始化问题： malloc 申请的空间不会初始化， new 可以初始化

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

是否强转： 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

是否判空： 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

是否额外调用函数： 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

7.2内存泄漏定义以及危害

什么是内存泄漏：内存泄漏指因为疏忽或错误造成程序 未能释放已经不再使用的内存 的情况。内存泄漏并不是指内存在物理上的消失，而是应用程序分配某段内存后，因为设计错误，失去了对该段内存的控制，因而造成了内存的浪费
内存泄漏的危害：长期运行的程序出现内存泄漏，影响很大，如操作系统、后台服务等等，出现内存泄漏会导致 响应越来越慢，最终卡死。