C / C++的内存管理

前言

Hello，我又回来了，今天我们将继续学习C++部分，今天我们将承接前面的知识，继续学习C++的内存管理，今天的内容较为重要，所以我们废话不多说，我们还是按例三连上车，开始我们今天内容！

1.c/c++的内存分布

我们先不要着急的来讲理解那些较为复杂的概念，我们先来看看下面的代码：

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);
}

其实，我们接下来要回答的问题，就是将前面的知识来复习一遍，接下来，我们来回答下面得我问题：

根据前面学习的知识，我们先来复习一下，在内存中，数据的储存方式，我们先来回忆一下。在内存中，我们可以将其大致的分为栈，堆，内核空间，内存映射段、代码段、数据段。相应元素及其存储的对应位置，如下图：

说明：1。栈又叫堆栈--非静态局部变量/函数参数/返回值，栈是向下增长的。

2.内存映射高效的I/O映射方式，用于装在一个高效的动态内存库。用户可使用系统接口创建共享内存，做进程间通信。

3.堆用于程序运行时的动态内存分配，堆是可以是可以向上增长的。

4.数据段--存储全局变量和静态变量。

5.代码段--可执行的代码/只读常量。

2.c/c++的动态内存管理方式

2.1C语言的动态内存管理方式

cpp 复制代码

void Test ()
{
// 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 );
}

大家还记不记得前面我们在学习C语言时学习的动态内存分配管理函数呢？

这里有一道面试题：请说出 malloc/ calloc /realloc三个函数的区别

这是我们曾经学过的内容，这里我就不在赘述，不太清楚地小伙伴可以去看看这篇文章哟： C语言------动态内存管理_c语言的动态内存管理-CSDN博客

2.2C++的动态内存管理方式

C语言内存管理方式可以在C++中继续使用，但有些地方就无能为力了，而且使用起来也比较麻烦，因此C++又提出了自己的内存管理方式：通过new和delete操作符来进行动态内存管理。

cpp 复制代码

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：在申请自定义类型的空间时，new会主动调用构造函数，delete会自动调用析构函数。而malloc与free不会有这样的操作！

3.new 和 delete的实现原理

3.1内置类型

如果申请的内置类型的空间，new·和malloc，delete和free的操作基本类似，不同的是：

new/delete申请和释放的是单个元素的空间，new[]和delete[]申请的是连续的空间，而且new申请空间失败时会抛出异常，malloc会直接返回NULL;

3.1自定义类型

new的原理

1.调用operator new来申请空间

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，完成对象的资源清理

2.调用operator delete清理空间

newT[N]的原理

1.使用operator new[]函数，在operator new[]中调用operator new函数完成N个对象空间的申请

2.在申请空间上执行N次构造函数。

delete[]的原理

在释放的空间上执行N次析构函数，完成N个对象的空间清理：、

2.调用operator delete[]释放空间，实际上operator delete[]中调用operator delete来释放空间

4.malloc/free和new/delete

malloc/free和new/delete的共同点是：都从堆上申请空间，并且需要进行手动的释放，不同和的方法是：

1.malloc函数和free是函数，而new和delete是操作符！

2.malloc申请的空间不会进行初始化，new可以进行初始化

3.malloc申请空间时需要手动计算空间的大小，new后面只需要跟上申请空间的类型就可以了，如果有多个的对象需要被申请，在[]中指定对象的个数就可以了。

4.malloc的返回类型是（void*），在使用的时候必须进行强制转化，而new不需要，因为new后面跟的就是空间的类型。

5.malloc申请空间失败时，返回NULL，因此使用时，必须判断是否为空，而使用new就不需要这样的操作，new的空间在申请失败时会直接抛出异常！

6.申请自定义类型的=空间时，malloc只会开辟空间，不会调用构造函数与析构函数，而new在申请空间时会调用构造与析构函数来进行相关对象的初始化和资源的清理。