C++-动态内存分配小结

傷城~ 2022-06-13 09:27 310阅读 0赞

#### **一、回顾在C语言中：** ####

##### 申请内存函数有malloc：函数原型为void *malloc( size\_t size )，以及realloc和calloc;具体使用方法以及相关知识点可访问[C动态内存分配][C]；对应的释放内存函数为free，原型为void free( void \*memblock );* #####

#### **二、C++中：** ####

##### 通过new和delete实现动态内存管理。 #####

#### **<1>、new、delete运算符：** ####

##### 当我们执行例如int\* p = new int(1）操作时，实际上进行了三步操作： #####

##### 1、new表达式调用一个名为operator new（或者operator new\[\]）的标准库函数。该函数分配一块足够大的、原始的、未命名的内存空间以便存储特定类型的对象（或对象的数组）； #####

##### 2、编译器进行相应的构造函数以构造这些对象，并为其传入初始值； #####

##### 3、对象被分配了空间并构造完成，返回一个指向该对象的指针。 #####

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##### 当使用delete表达式删除一个动态分配的对象时，例如delete p则是执行了两步操作： #####

##### 1、对p所指向的对象或者数组中的元素调用对应的析构函数进行析构操作； #####

##### 2、编译器调用operator delete（或operator delete\[\]）的标准库函数释放内存空间。 #####

##### 具体用法如下： #####

int *p = new int;   //动态分配一个int大小的空间
        delete p;
        int *p1 = new int(5); //动态分配一个int大小的空间并初始化为5
        delete p1;
        int *p2 = new int[3]; //动态分配三个int大小的空间，对三个元素分别调用构造函数
        delete[] p2;
        //以上几种，若分配失败则会抛出bad_alloc异常，需要进行捕捉处理
        //也可使用int* p3 = new (nothrow) int; 该种方式不抛异常，分配失败直接返回NULL

#### **注意：在释放动态开辟的内存空间时，要使用对应的delete方法，不要和C语言中的free混用！！同时要注意对申请失败的异常进行处理。** ####

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#### **举个例子说明下new/delete、new\[\]/delete\[\]的调用顺序。** ####

#### **一、new/delete：** ####

#### **1.new** ####

![这里写图片描述][SouthEast]

#### 在使用new在开辟一个AA大小的空间时，我们打个断点，按F11就会发现跳到了构造函数内部，并且在申请完毕后也输出了构造函数内部的内容。所以！在使用new表达式时如同我们之前描述的相同。 ####

### **2.delete** ###

![这里写图片描述][SouthEast 1]

#### 在使用delete释放时，打个断点，一步一步执行，最后我们可以发现输出了析构函数内部的语句。 ####

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#### **一、new\[\]/delete\[\]：** ####

#### **new\[N\]** ####

##### 1. 调用operator new分配空间。 #####

##### 2. 调用N次构造函数分别初始化每个对象。 #####

##### 3.返回指针 #####

![这里写图片描述][SouthEast 2]

#### **delete\[\]** ####

##### 1. 调用N次析构函数清理对象。 #####

##### 2. 调用operator delete释放空间。 #####

##### **图示如下：（可以看出一共调用了五次构造和五次析构函数）** #####

![这里写图片描述][SouthEast 3]

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#### **问题来了：每次构造和析构函数的调用次数就恰好等于我们申请的个数，当delete\[\] 的对象是自定义类型时，是怎么知道要调用 N次析构函数的：** ####

![这里写图片描述][SouthEast 4]

##### **我们通过内存可以看出在我们动态申请多个自定义类型大小的空间时，申请空间首地址之前的四个字节中存放了我们所申请给定类型的个数，以便在接下来的析构函数中使用。** #####

##### **注：只有当所申请类型为自定义类型并且自己显示实现了析构函数才会在给定地址前多给四个字节存放所申请类型的个数** #####

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#### **<二、new的定位表达式：创建对象但是不分配内存，而是在已有的内存块上面创建对象。用于需要反复创建并删除的对象上，可以降低分配释放内存的性能消耗。** ####

##### 使用形式如下： #####

new (place_address) type
    new (place_address) type (initializers)
    new (place_address) type [size]
    new (place_address) type [size] { braced initializers list }
    //place_address必须是一个表达式，同时在initializers中提供一个（可为空）以逗号分隔的初始化列表

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##### 给一个简单的例子：需要注意的是**我们使用new定位表达式后，必须先调用对象的析构函数，只有当整片空间不用后，再显示的调用delete释放提前开辟的空间。** #####

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
    #include <iostream>
    using namespace std;
    
    class Foo
    {
    public:
        Foo(int val = 0)
            :_val(val)
        {}
    
        void Write(){
            cout << "_val is " << _val << endl;
        }
    
        ~Foo() {}
    
    private:
        int _val;
    };
    
    int main()
    {
        //用buf指向一个开辟了三个Foo类大小的空间首地址，sizeof(Foo) = 4
        char* buf = new char[sizeof(Foo) * 3];
    
        Foo* pb1 = new (buf) Foo(0);
        pb1->Write();  //OutPut：_val is 0
        pb1->~Foo();
    
        Foo* pb2 = new (buf + sizeof(Foo)) Foo(1);
        pb2->Write();  //OutPut: _val is 1
        pb2->~Foo();
    
        delete[] buf;//在所有使用完成后再手动释放空间
    
        system("pause"); 
        return 0;
    }

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#### **小结：对比malloc/free以及new/delete**： ####

> ##### 1.两组函数都负责动态内存管理； #####
> 
> #### 2.mallo/free是C/C++标准库的函数，而new/delete是C++操作符； ####
> 
> ##### 3.malloc/free只负责动态分配空间/释放空间，而new/delete还会调用构造函数和析构函数进行初始化和清理； #####
> 
> ##### 4. malloc/free需要手动计算类型大小且返回值为void\*,new/delete可自己计算类型大小，返回对应类型指针。 #####

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[C]: http://blog.csdn.net/sssssuuuuu666/article/details/72188696+%20+%20C%E5%8A%A8%E6%80%81%E5%86%85%E5%AD%98%E5%88%86%E9%85%8D
[SouthEast]: /images/20220613/50bde022b5dc44eaac13901d0259f0a6.png
[SouthEast 1]: /images/20220613/096b898007d2421592bbe9055f579dbe.png
[SouthEast 2]: /images/20220613/4b5f95467ed24a21af1d05a18ee2acf5.png
[SouthEast 3]: /images/20220613/9ecd8e3c57ae484180f192a61a5b032e.png
[SouthEast 4]: /images/20220613/b0cf8546311f447f9a58b0ba04eb4b13.png