C/C++内存分布:
在语言层面上:
内存自底向上地址从低到高大致分布为:
代码段(代码编译后程序指令、常量等)
数据段(全局数据,静态数据)
堆(向上增长,动态开辟)
内存映射段或叫共享区(动态库、映射、共享内存等)
栈(向下增长)
内核区(系统内核使用的内存空间)
operator new 和operator delete
一、operator new 和operator delete是系统提供的全局函数,new和delete在底层是通过调用这两个全局函数来申请和释放空间的
二、operator new 的底层是malloc,若malloc申请空间成功则返回首地址,否则抛异常
三、operator delete 的底层是free
new和delete的实现原理
通过这个图我们可以看到,new和delete都是将C接口封装进行调用。
对于内置类型:
一、如果申请释放的是内置类型的空间,那么和malloc / free类似
二、new / delete 申请释放的是单个元素的空间 , new[ ] / delete[ ]申请释放的是连续的空间
三、malloc申请失败会返回NULL,而new申请失败则会抛异常
对于自定义类型
new的原理
- 图中描绘得很清楚,调用operator new申请空间
- 在申请的空间上调用构造函数,完成对象的初始化。
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释放对象空间
new T[N]的原理
- 调用operator new[ ],在operator new[ ]函数中调用operator new完成N个对象的空间申请
- 在申请的空间上执行N次构造函数
delete T[N]的原理
- 在空间上执行N次析构函数,完成N个对象的资源释放
- 调用operator delete[ ]函数,在operator delete[ ]函数中调用operator delete函数完成N个对象的空间释放
定位new表达式
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 例如:new(ptr)string
new(place_address )type (init)例如:nwe(ptr)string("hello world")
常见问题
malloc/free和new/delete的区别
共同点
都是从堆上申请空间,并且需要用户手动释放
不同点
一、malloc和free是函数,
new和delete是操作符
二、malloc申请的空间不会初始化,new的空间会初始化
三、malloc申请空间时,需要手动计算大小并传递,new只需要在其后面跟上申请空间的类型即可
四、malloc的返回值是void*, 在使用时,必须强转,new不需要,因为new在申请时已经传了类型
五、malloc在申请失败时返回NULL,因此使用时必须判空,new失败会抛异常
六、申请自定义类型时,malloc/free只会申请和释放空间,而new/delete会在申请释放时,调用构造和析构,完成对象的初始化和清理资源
内存泄漏
内存泄漏是指没有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消失了,而是说应用程序分配某段内存后,因为设计失误或错误,失去了对该内存的控制,导致内存的浪费
内存泄漏的危害
长期运行的程序出现内存泄漏,可能会卡死
内存泄漏的分类
堆内存泄漏
程序通过malloc/calloc/realloc/new等从堆中分配的内存,用完没有释放,导致这部分内存无法在被使用
系统资源泄漏
指程序使用系统分配的资源,比如套接字,文件描述符,管道等,然后没有释放,导致资源浪费,严重可导致系统性能降低,系统执行不稳定
如何避免内存泄漏
- 良好的设计规范,申请的空间对应匹配就释放
- 采用RAII(资源获取即初始化)思想或智能指针来管理内存
(拓展)
如何一次性在堆上申请4G内存
在32位平台下无法操作,因为32位平台内存整个就4G,堆空间无法达到4G
在64位下就可以申请4G内存了