【C/C++】内存管理

一时失言乱红尘 2023-10-09 12:53 52阅读 0赞

## 1.c/c++内存分布 ##

![在这里插入图片描述][2019092521293041.png]

*  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；
 *  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内存，做进程间通信；
 *  堆用于程序运行时动态内存分配，堆是可以上增长的；
 *  数据段–存储全局数据和静态数据；
 *  代码段–可执行的代码/只读常量。

## 2.C语言 ##

###### malloc: 动态开辟空间 ######

void* malloc (size_t size);

*  申请一块连续可用的空间，并返回指向这块空间的指针；
 *  如果开辟成功，则返回一个指向开辟好空间的指针； 如果开辟失败，则返回一个NULL指针；
 *  返回值的类型是 void\* ，所以malloc函数并不知道开辟空间的类型，具体在使用的时候使用者自己来决定；
 *  如果参数 size 为0，malloc的行为是标准是未定义的，取决于编译器。

###### calloc: 动态开辟空间并且初始化 ######

void* calloc (size_t num, size_t size);

*  函数的功能是为 num 个大小为 size 的元素开辟一块空间，并且把空间的每个字节初始化为0；
 *  与函数 malloc 的区别只在于 calloc 会在返回地址之前把申请的空间的每个字节初始化为全0。

###### realloc: 扩容、并自动释放空间 ######

void* realloc (void* ptr, size_t size);

*  ptr 是要调整的内存地址；size 是调整之后新大小；返回值为调整之后的内存起始位置；
 *  在调整原内存空间大小的基础上，还会将原来内存中的数据移到新的空间。

###### free函数：释放动态开辟的空间，防止内存泄漏 ######

void free (void* ptr);

*  如果参数 ptr 指向的空间不是动态开辟的，那free函数的行为是未定义的；
 *  如果参数 ptr 是NULL指针，则函数什么事都不做。

## 3.C++ ##

*  C中的内存管理方式可在C++中继续使用，但相对于比较麻烦，C++中使用new/delete。

###### new/delete操作内置类型 ######

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxMjg2Mzcz_size_16_color_FFFFFF_t_70]

*  \[注意 \] 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\[\]。

###### new和delete操作自定义类型 ######

class Test
    {
    public:    
            Test()
                   : _data(0)
        {
                   cout << "Test():" << this << endl;
            }
        ~Test()
        {
                cout << "~Test():" << this << endl;
        }
    private:
            int _data;
    };
      
    void Test1() //C++
    {    
            Test* p1 = new Test; // 申请单个Test类型的对象
            delete p1;  
    
            Test* p2 = new Test[10];  // 申请10个Test类型的对象
            delete[] p2;
    }
    
    int main()
    {
            Test1();
            system("pause");
            return 0;
    }

*  \[注意\] 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。

###### 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。（开空间、失败抛异常）
 *  operator delete 最终是通过free来释放空间的。

###### new和delete的实现原理 ######

内置类型

*  如果申请的是内置类型的空间，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\[\]申请的是连续空间，而且new在申请空间失败时会抛异常，malloc会返回NULL。

自定义类型

*  new的原理
    
    1.  调用operator new函数申请空间；
    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，实际调用operator new函数完成N个对象空间的申请；
    2.  申请的空间上执行N次构造函数。
 *  delete\[\]的原理
    
    1.  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；
    2.  调用operator delete\[\]释放空间，实际调用operator delete来释放空间。

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[http_www.cplusplus.com_reference]: http://www.cplusplus.com/reference/