C/C++ 内存管理

一.C/C++ 内存分布

1.又叫做堆栈--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,用户可以使用系统接口创建共享内存,做进程间通信

3.用于程序运行时动态内存分配

4.数据段--存储全局数据和静态数据(静态区)

5.代码段--可执行的代码/只读常量(常量区)

二、C语言中动态内存管理方式:malloc/calloc/realloc/free

三、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,但有些地方使用起来就比较麻烦,因此C++又提出来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。

1.new/delete操作内置类型

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[],而且要匹配起来使用,(不匹配不一定报错)

2.new和delete操作自定义类型

四、operator new和operator delete函数(重点)

operator new与operatordelete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该函数实际上通过malloc来申请空间,当malloc申请空间成功过时直接返回,申请失败则执行空间不足应对措施,如果对应的措施用户设置,则继续申请,否者抛异常

类似的:operator delete函数最终是通过free来释放空间)

五、new和delete的实现原理

1.内置类型

如果申请内置类型的空间,new和malloc,delete和free基本类似,不同的地方是: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在申请空间失败时会抛异常,而malloc会返回NULL

2.自定义类型

new的原理:

①调用operator new函数申请空间

②在申请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,完成对象中资源的清理工作

②调用operator delete函数释放对象的空间

new T[N]的原理:

①调用operator new[]函数,在operator new[]中实际调用operator new函

数完成对N个对象空间的申请

②在申请的空间上申请N次构造函数

delete[]的原理:

①在释放的空间上执行N次析构函数,完成N个对象中资源的清理

②调用operator delete[]释放空间,实际在operator delete[]中调用

operator delete来释放空间

六、定位new表达式(placement-new)

定位new表达式是在已分配的原始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的定位表达式进行显式调构造函数进行初始化

七、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类型,如果是多个对象,[]中指定对象的个数即可

3.malloc申请的空间不会初始化,new可以初始化

4.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需要捕捉异常

5.申请自定义类型对象时,malloc/free只会开辟空间,不会调用构造函数和析构函数,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释放

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