当前位置: 首页 > news >正文

【C++初阶】一文讲通C++内存管理

文章目录

  • 1. C/C++内存分布
  • 2. C语言中动态内存管理方式
  • 3. C++内存管理方式
    • 3. 1 new/delete操作内置类型
    • 3. 2 new和delete操作自定义类型
  • 4. new与delete的原理
    • 4. 1 operator new与operator delete函数
    • 4. 2 内置类型
    • 4. 3 自定义类型
  • 5. 定位new表达式(placement-new)
  • 6. malloc/free和new/delete的区别


1. C/C++内存分布

我们先来看下面的一段代码和相关问题

#include<iostream>
using namespace std;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);
}int main()
{Test();return 0;
}

选择题:
选项:A.栈 B.堆 C.数据段(静态区) D.代码段(常量区)
globalvar 在哪里?
staticGlobalvar 在哪里?
staticvar 在哪里?
localVar 在哪里?
num1 在哪里?
char2 在哪里?
*char2在哪里?
pchar3 在哪里?
*pchar3 在哪里?
ptr1 在哪里?
*ptr1 在哪里?

补充:

  1. 栈又叫堆栈,存放非静态局部变量/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。用户可使用系统接口创建共享共享内存,做进程间通信。
  3. 用于程序运行时动态内存分配,堆是可以上增长的。
  4. 数据段-存储全局数据和静态数据
  5. 代码段–可执行的代码/只读常量,

globalvar 是全局变量,存放在静态区。
staticGlobalvar 是全局静态变量,存放于静态区。
staticvar是局部变量,存放于栈区。
localVar是局部变量,存放于栈区。
num1 是局部指针变量,存放于栈区。
char2 是局部指针变量,存放于栈区。
*char2是局部变量,存放于栈区。
pchar3 是局部指针变量,存放于栈区。
*pchar3 是常量字符串,存放于常量区。(对这个有疑问可以看C指针进阶篇第一章)
ptr1 是局部指针变量,存放于栈区。
*ptr1是动态开辟的内存,存放于堆区。

顺便解释一下为什么全局变量globalvar可以被存放于静态区,静态区的变量不能被修改指的是这些变量的生命周期和存储位置是固定的,而不是指它们的值不能改变,而全局变量满足它的要求。

题解示意图

2. C语言中动态内存管理方式

malloc/calloc/realloc/free

这是C语言提供的动态内存管理函数,如果你对它们还不是很了解,不妨看一看C语言动态内存管理,因为C++的动态内存管理关键字基本都是对它们的封装,了解它们能更好地理解C++的动态内存管理的原理。

3. C++内存管理方式

尽管C语言内存管理方式在C++中可以继续使用,但它们在有些地方会无能为力,而且使用起来比较麻烦,因此C++又提出了自己的内存管理方式:通过newdelete操作符进行动态内存管理。

因为有new这个操作符,所以C++不能给变量命名为new。

3. 1 new/delete操作内置类型

new 用于申请空间,delete 用于释放空间。
并且C++实际上有两套操作符,分别是:

new delete
new[] delete[]

上面那一组用于动态管理单个变量的内存,而下面那一组用于动态管理连续的空间。

用法举例:

#include<iostream>
using namespace std;void Test()
{// 动态申请一个int类型的空间int* ptr1 = new int;// 动态申请一个int类型的空间并初始化为10int* ptr2 = new int(10);// 动态申请10个int类型的空间int* ptr3 = new int[10];// 动态申请10个int类型的空间,并进行不完全初始化,同理可以进行完全初始化int* ptr4 = new int[10] {1};cout << "*ptr2:" << *ptr2 << endl;cout << "ptr4:";for (int i = 0; i < 10; i++){cout << ptr4[i] << " ";}cout << endl;delete ptr1;delete ptr2;delete[] ptr3;delete[] ptr4;
}int main()
{Test();return 0;
}

输出:输出

注:newdelete是操作符,本身不需要头文件,也不在std命名空间中。

3. 2 new和delete操作自定义类型

newdelete处理内置类型除了能直接初始化之外似乎并没有什么太大的方便,但在自定义类型这里就不一样了。
newdelete(包括new[]delete[]在创建变量时会调用构造函数,销毁时会调用析构函数,我们举个例子。

#include<iostream>
using namespace std;class A
{
public:A():_arr(new int[5]){cout << "A()" << endl;}~A(){cout << "~A()" << endl;delete[] _arr;}
private:int* _arr;
};int main()
{A a1;A* a2 = new A;delete a2;return 0;
}

输出:输出
可以构造函数和析构函数都被调用了两次,一次是a1,另一次是a2指向的那个对象,都进行了构造和析构。

但是如果a2是使用mallocfree创建销毁的就需要手动调用构造函数和析构函数。

4. new与delete的原理

newdelete是用户进行动态内存申请和释放的操作符,而operator newoperator 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。

4. 1 operator new与operator delete函数

  1. 我们先从operator newoperator delete的底层说起,它们两个实际上是对mallocfree的一种封装。
  2. malloc申请空间成功时直接返回;申请空间失败,尝试执行空间不足的应对措施,如果设置了应对措施,就实行措施并继续尝试申请,否则抛异常。
  3. operator delete也是通过free来释放空间的,是对free的封装。
  4. 另外它们也有operator new[]operator delete[]的形式,与newdelete是对应的。
  5. operator newoperator delete 用于单个对象的内存管理。operator new[]operator delete[] 用于数组的内存管理。虽然它们的内部实现可能类似,但它们是针对不同用例设计的,操作的对象范围不同。

它们可以这样使用,和mallocfree的操作是一样的。

#include<iostream>
using namespace std;int main()
{int* a = (int*)operator new[](sizeof(int) * 4);operator delete[](a);return 0;
}

4. 2 内置类型

如果申请的是内置类型的空间,newmallocdeletefree基本类似,只不过new/delete申请和释放的是单个元素的空间,new[]delete[]申请的是连续空间,而mallocfree都可以。而且new在申请空间失败时会抛异常,malloc会返回NULL。

4. 3 自定义类型

new的原理

  1. 调用operator new函数申请空间并强制类型转换
  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,在operator new[]中完成N个对象空间的申请,并强制类型转换
  2. 在申请的空间上执行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

5. 定位new表达式(placement-new)

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
initializer-list写出来就是{a,b,...},和数组初始化是一样的,关于这个东西我们会在STL部分中介绍

使用场景:
定位new表达式在实际中一般是配合内存池使用。
因为内存池分配出的内存没有初始化,所以如果是自定义类型的对象,需要使用new的定义表达式进行显示调构造函数进行初始化。

#include<iostream>
using namespace std;class A
{
public:A(int a = 0): _a(a){cout << "A():" << this << endl;}~A(){cout << "~A():" << this << endl;}
private:int _a;
};// 定位new/replacement new
int main()
{// p1现在指向的只不过是与A对象相同大小的一段空间,还不能算是一个对象,因为构造函数没有执行A* p1 = (A*)malloc(sizeof(A));new(p1)A;	// 注意:如果A类的构造函数有参数,此处还需要传参(后面加括号就可以)p1->~A();	// 显式调用析构函数free(p1);	// 释放p1A* p2 = (A*)operator new(sizeof(A));new(p2)A(10);p2->~A();	operator delete(p2);return 0;
}

上面的代码中顺便展示了使用了malloc,free和operator new和operator delete 两个版本,需要注意的是,如果内存是malloc出来的,就要使用free去释放,operator new出来的就使用operator delete去释放,不要混用,更不能和new,delete混用。

6. 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. maloc申请的空间不会初始化,new可以初始化
  3. 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的类型即可如果是多个对象,直接指定对象个数即可。
  4. malloc的返回值为void*,在使用时必须强转,new不需要,因为new后跟的是空间的类型(底层中自动强转了)。
  5. 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需要捕获异常
  6. 申请自定义类型对象时,malloc/free只会开辟空间,不会调用构造函数与析构函数,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

有了new/deletenew[]/delete[],就可以抛弃C语言的动态内存管理的方式了。

谢谢你的阅读,喜欢的话来个点赞收藏评论关注吧!
我会持续更新更多优质文章

相关文章:

【C++初阶】一文讲通C++内存管理

文章目录 1. C/C内存分布2. C语言中动态内存管理方式3. C内存管理方式3. 1 new/delete操作内置类型3. 2 new和delete操作自定义类型 4. new与delete的原理4. 1 operator new与operator delete函数4. 2 内置类型4. 3 自定义类型 5. 定位new表达式(placement-new)6. malloc/free和…...

Vue学习笔记(九、简易计算器)

在这个案例中&#xff0c;我们使用v-model分别双向绑定了n1、n2操作数&#xff0c;op操作选项和result计算结果&#xff0c;同时用绑定了等号按钮事件。 由于是双向绑定&#xff0c;当input和select通过外部输入内容时&#xff0c;vm内部的数值也会改变&#xff0c;所以calcula…...

Maven 不同环境灵活构建

需求: 使用 Maven根据不同的构建环境&#xff08;如开发、测试、生产&#xff09;来定义不同的配置&#xff0c;实现灵活的构建管理。 需要Demo项目的可以参考&#xff1a;我的demo项目 一、项目分层 一般的初创项目不会有特别多的配置文件&#xff0c;所以使用 spring.profile…...

第三十篇:TCP连接断开过程,从底层说明白,TCP系列五

上一篇《第二十九篇&#xff1a;图解TCP三次握手&#xff0c;看过不会忘&#xff0c;从底层说清楚&#xff0c;TCP系列四》说了TCP的三次握手&#xff0c;接下来我将讲解TCP四次挥手。 既然有连接就有断开&#xff0c;谈到这里&#xff0c;有的同学可能会想&#xff0c;不就是…...

代码随想录算法训练营第七天| 哈希表理论基础 454.四数相加II 383.赎金信 15.三数之和 18.四数之和

454. 四数相加 II 题目 给定四个包含整数的数组 A, B, C, D&#xff0c;计算有多少个元组 (i, j, k, l) 使得 A[i] B[j] C[k] D[l] 0。 解题思路 先计算数组 A 和 B 的所有组合和&#xff0c;并存入哈希表 map 中&#xff0c;键为组合和&#xff0c;值为该和出现的次数…...

搜维尔科技:Manus新品发布Metagloves Pro专业版,专为高精度需求的客户打造,尤其是人形机器人产业与人机工效研究使用

manus新品发布Metagloves Pro专业版&#xff0c;专为高精度需求的客户打造&#xff0c;尤其是人形机器人产业与人机工效研究使用 搜维尔科技&#xff1a;manus新品发布Metagloves Pro专业版&#xff0c;专为高精度需求的客户打造&#xff0c;尤其是人形机器人产业与人机工效研究…...

Spring Boot实现的动态化酒店住宿管理系统

1系统概述 1.1 研究背景 随着计算机技术的发展以及计算机网络的逐渐普及&#xff0c;互联网成为人们查找信息的重要场所&#xff0c;二十一世纪是信息的时代&#xff0c;所以信息的管理显得特别重要。因此&#xff0c;使用计算机来管理酒店客房管理系统的相关信息成为必然。开发…...

数字IC后端实现Innovus |给各种IP子模块添加port buffer和antenna diode万能脚本

我们之前分享过在hierarchical flow后端实现中为了确保顶层flatten时timing signoff和physical signoff看到的情况和模块级看到的情况一致&#xff0c;我们会在模块io port添加io port buffer&#xff08;主要是timing&#xff0c;antenna一致性&#xff09;。实际上在芯片级我…...

反向代理服务器---NGINX

1.NGINX NGINX&#xff08;发音为“engine-x”&#xff09;是一个开源的高性能HTTP服务器和反向代理服务器。它被广泛用于互联网应用程序的加速、负载均衡和高可用性的配置。NGINX具有低内存消耗、高并发能力和卓越的性能&#xff0c;能够处理大量并发连接和高流量的网络流量。…...

unity3d————场景管理类SceneManager

常用API SceneManager.LoadScene(string sceneName) 加载名为 sceneName 的场景。SceneManager.LoadScene(int sceneBuildIndex) 根据场景在Build设置中的索引加载场景。SceneManager.GetActiveScene() 获取当前活动的场景。SceneManager.GetSceneByName(string name) 根据名称…...

鹅厂面试官:Transformer 为何需要位置编码?

最近这一两周看到不少互联网公司都已经开始秋招发放Offer。 不同以往的是&#xff0c;当前职场环境已不再是那个双向奔赴时代了。求职者在变多&#xff0c;HC 在变少&#xff0c;岗位要求还更高了。 最近&#xff0c;我们又陆续整理了很多大厂的面试题&#xff0c;帮助一些球…...

MySQL数据库学习指南

一、数据库的库操作 1、创建数据库 2、删除数据库 3、查看数据库 4、选择数据库 5、修改数据库 6、数据库备份与恢复 7、数据库的权限管理 二、数据库的表操作 1、创建表 2、删除表 3、修改表 4、查看表的结构 5、查看表的数据 6、创建索引 7、删除索引 8、约束…...

算法刷题-小猫爬山

本题来源165. 小猫爬山 - AcWing题库 翰翰和达达饲养了 NN 只小猫&#xff0c;这天&#xff0c;小猫们要去爬山。 经历了千辛万苦&#xff0c;小猫们终于爬上了山顶&#xff0c;但是疲倦的它们再也不想徒步走下山了&#xff08;呜咕>_<&#xff09;。 翰翰和达达只好花…...

Maven项目管理工具-初始+环境配置

1. Maven的概念 1.1. 什么是Maven Maven是跨平台的项目管理工具。主要服务于基于Java平台的项目构建&#xff0c;依赖管理和项目信息管理。 理想的项目构建&#xff1a;高度自动化&#xff0c;跨平台&#xff0c;可重用的组件&#xff0c;标准化的流程 maven能够自动下载依…...

【JavaEE初阶】网络编程TCP协议实现回显服务器以及如何处理多个客户端的响应

前言 &#x1f31f;&#x1f31f;本期讲解关于TCP/UDP协议的原理理解~~~ &#x1f308;感兴趣的小伙伴看一看小编主页&#xff1a;GGBondlctrl-CSDN博客 &#x1f525; 你的点赞就是小编不断更新的最大动力 &#x1f386;那么废话不多说…...

Android 中的串口开发

一&#xff1a;背景 本文着重讲安卓下的串口。 由于开源的Android在各种智能设备上的使用越来越多&#xff0c;如车载系统等。在我们的认识中&#xff0c;Android OS的物理接口一般只有usb host接口和耳机接口&#xff0c;但其实安卓支持各种各样的工业接口&#xff0c;如HDM…...

TensorRt OP

在TensorRT中&#xff0c;OP&#xff08;Operations&#xff0c;操作&#xff09;是指网络中的基本计算单元&#xff0c;类似于数学中的运算符。每个OP执行一个特定的计算任务&#xff0c;例如卷积、矩阵乘法、激活函数等。TensorRT通过识别和优化这些OP来提高深度学习模型的推…...

构建负责任的人工智能:数据伦理与隐私保护

构建负责任的人工智能&#xff1a;数据伦理与隐私保护 目录 &#x1f31f; 数据伦理的重要性&#x1f4ca; 公平性评估&#xff1a;实现无偏差的模型&#x1f512; 数据去标识化&#xff1a;保护用户隐私的必要手段&#x1f50d; 透明性与问责&#xff1a;建立可信的数据处理…...

微信小程序live-pusher和video同时使用,video播放声音时时大时小

一、遇到的问题 微信小程序live-pusher和video同时使用,video播放声音时有时无时大时小 二、排查流程 业务是模拟面试,每道题一个推流live-pusher和一个面试题video,一次面试有多道面试题,页面就一个live-pusher和一个video,切换面试题时给live-pusher和video重新赋值u…...

MySQL 分库分表实战

在当今互联网时代&#xff0c;数据量的增长呈爆炸式趋势&#xff0c;传统的单库单表架构已经难以满足大规模数据存储和高并发访问的需求。MySQL 分库分表技术应运而生&#xff0c;它可以有效地提高数据库的性能、扩展性和可用性。本文将详细介绍 MySQL 分库分表的实战经验。 一…...

MySQL—CRUD—进阶—(二) (ಥ_ಥ)

文本目录&#xff1a; ❄️一、新增&#xff1a; ❄️二、查询&#xff1a; 1、聚合查询&#xff1a; 1&#xff09;、聚合函数&#xff1a; 2&#xff09;、GROUP BY子句&#xff1a; 3&#xff09;、HAVING 子句&#xff1a; 2、联合查询&#xff1a; 1&#xff09;、内连接…...

时序分解 | TTNRBO-VMD改进牛顿-拉夫逊算法优化变分模态分解

时序分解 | TTNRBO-VMD改进牛顿-拉夫逊算法优化变分模态分解 目录 时序分解 | TTNRBO-VMD改进牛顿-拉夫逊算法优化变分模态分解效果一览基本介绍程序设计参考资料 效果一览 基本介绍 (创新独家)TTNRBO-VMD改进牛顿-拉夫逊优化算优化变分模态分解TTNRBO–VMD 优化VMD分解层数K和…...

2024“源鲁杯“高校网络安全技能大赛-Misc-WP

Round 1 hide_png 题目给了一张图片&#xff0c;flag就在图片上&#xff0c;不过不太明显&#xff0c;写个python脚本处理一下 from PIL import Image ​ # 打开图像并转换为RGB模式 img Image.open("./attachments.png").convert("RGB") ​ # 获取图像…...

CSS行块标签的显示方式

块级元素 标签&#xff1a;h1-h6&#xff0c;p,div,ul,ol,li,dd,dt 特点&#xff1a; &#xff08;1&#xff09;如果块级元素不设置默认宽度&#xff0c;那么该元素的宽度等于其父元素的宽度。 &#xff08;2&#xff09;所有的块级元素独占一行显示. &#xff08;3&#xff…...

Go 语言中的 for range 循环教程

在 Go 语言中&#xff0c;for range 循环是一个方便的语法结构&#xff0c;用于遍历数组、切片、映射和字符串。本教程将通过示例代码来帮助理解如何在 Go 中使用 for range 循环。 package mainimport "fmt"func main() {// 遍历切片并计算和nums : []int{2, 3, 4}…...

青训营 X 豆包MarsCode 技术训练营--小M的比赛胜场计算

问题描述 小M参加了一场n个人的比赛&#xff0c;比赛规则是所有选手两两对决。每个人有一个能力值&#xff0c;对应着他们的序号。参赛者同时被分为黄色或蓝色两种颜色。比赛胜负的规则如下&#xff1a; 当比赛双方颜色不同时&#xff0c;能力值大的选手获胜&#xff1b; 当比…...

海王3纯源码

海王3是一款热门的捕鱼类游戏&#xff0c;其纯源码为开发者提供了一个完整的游戏开发基础。该源码包括客户端和服务端的完整架构&#xff0c;支持多人在线竞技模式和丰富的游戏玩法。服务端采用C语言编写&#xff0c;并使用MySQL数据库来存储玩家数据&#xff0c;确保数据处理的…...

【ShuQiHere】Linux 系统中的硬盘管理详解:命令与技巧

【ShuQiHere】 &#x1f4bd; 在 Linux 系统中&#xff0c;硬盘管理不仅仅是存储数据的操作&#xff0c;更涉及系统性能、数据安全和稳定性的优化。无论你是系统管理员、开发者还是 Linux 爱好者&#xff0c;掌握硬盘管理的基础操作都非常有用。本文将从硬盘健康检查、分区管理…...

数据结构之堆和二叉树的简介

1.树 1.1 树的概念与结构 如图所示&#xff0c;树是⼀种非线性的数据结构&#xff0c;它是由 n &#xff08;n>0&#xff09; 个有限结点组成⼀个具有层次关系的集合。把它叫做树是因为它看起来像一棵倒挂的树&#xff0c;也就是说它是根朝上&#xff0c;而叶朝下的。 …...

微信小程序上传图片添加水印

微信小程序使用wx.chooseMedia拍摄或从手机相册中选择图片并添加水印&#xff0c; 代码如下&#xff1a; // WXML代码&#xff1a;<canvas canvas-id"watermarkCanvas" style"width: {{canvasWidth}}px; height: {{canvasHeight}}px;"></canvas&…...

爱漫画-只做精品的韩漫网站/优化网站排名费用

什么才是好房子&#xff0c;住起来舒适的房子就是好房子&#xff0c;作为设计来说&#xff0c;如何设计出让客户喜欢的好房子&#xff0c;先来从整体上说总结有以下几方面。更多室内设计学习文章、资料、教程、软件、插件等&#xff0c;可以关注up主哦&#xff0c; 进入up主学页…...

小型网站建设价格低/新闻网站软文平台

今天介绍一款特别好用的流程图、思维导图软件ProcessOn 用途&#xff1a;在线画流程图、思维导图、UI原型图、UML、网络拓扑图、组织结构图等 各种模板供你选择 支持团队协作支持不同格式下载 更多查看官网最后附上做的效果图&#xff1a; 转载于:https://juejin.im/post/5bf39…...

网站报错401/日本预测比分

最近无埋点技术很是流行&#xff0c;抽空研究了下诸葛IO&#xff0c;talkingData以及百分点这些业内知名公司的无埋点SDK&#xff0c;抽取其中重要的信息供大家参考&#xff1a; 1、首先什么是无埋点呢&#xff0c;其实所谓无埋点就是开发者无需再对追踪点进行埋码&#xff0c…...

网站体验分析/百度指数与百度搜索量

前言 “E”表示指数间距&#xff08;Exponential Spacing&#xff09;。 电阻的标称阻值有6个系列&#xff1a; 序号 系列 误差值1E620%2E1210%3E245%4E482%5E961%6E1920.5%参考文档&#xff1a;https://wenku.baidu.com/view/835a600ad0d233d4b04e6954.html GB文件&#xf…...

网站开发三个流程/网站查询网

在 bash 下如何去除一个字符串首尾的空格&#xff08;也就是 trim&#xff09;呢&#xff1f;其实有一个简单的办法&#xff1a; $ echo $STR 注意 $STR 不要带引号。因为 $STR 展开后&#xff0c;会作为 echo 的参数。那么 echo 在处理参数的时候&#xff0c;自然会忽略首尾…...

网站权限分配代码/关键词怎么找出来

InitializingBean接口只包括afterPropertiesSet方法&#xff0c;凡是继承该接口的类&#xff0c;在初始化bean的时候会执行该方法 import org.springframework.beans.factory.InitializingBean; public class TestBean implements InitializingBean{   Override   public v…...