C++之内存管理
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目录
前言
一、C/C++内存分配
二、 malloc、calloc、realloc、free
三、C++内存管理方式
3.1 new/delete 操作内置类型
3.2 new和detele操作自定义类型
四、operator new与operator delete函数
4.1 operator new与operator delete函数(重点)
五、new和delete的实现原理
5.1 内置类型
5.2 自定义类型
六、定位new表达式(placement-new) (了解)
七、malloc/free 和 new/delete的区别
前言
hello ,大家又来跟着bear学习了。一起奔向更好的自己
一、C/C++内存分配
这里通过一道题来复习一下内存分配
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);
}1. 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?____
globalvar我们发现他定义成全局变量,全局变量和静态变量一般都放在静态区。所以是选择C。
staticGlobalvar是静态的全局变量所以还是静态区,选C。
staticVar是test函数的静态变量所以还是放在静态区,选C。
localVar定义在test函数的int类型变量,局部变量一般放在栈里面。故选择A。
num1是一个int类型的数组还是局部变量储存在栈里面,选择A。
char2是一个char类型的数组,同理储存在栈里面,选择A。
*char2是对char进行解引用操作,类似于对指针解引用也就是得到char2数组里面的值,因为数组里面的值储存在栈里面。所以*char2还是在栈里面,选择A。
pChar3是const char类型的指针是一个局部变量储存在栈里面,故选择A。
*pChar3是对他进行解引用操作,但是pChar3是指向"abcd"这个地方,我们解引用也就是问"abcd"储存在哪里?(abcd是常量字符串)因为是常量所以储存在常量区也就是代码段里面。故选择D。
ptr1是一个int类型的指针,指针也是局部变量储存在栈里面。所以选择A。
*ptr1对也就是ptr1里面的数据储存在哪里?因为是动态开辟了一块空间。所以数据也储存在这块动态开辟的空间里面。动态开辟所以储存在堆里面。选择B。
栈:存储局部变量、函数参数和返回地址。
堆:动态分配的内存,由 new 和 delete 操作,还有像什么malloc和free操作的。
静态区:存储全局变量、静态变量。
代码段:用来储存常量区的。
二、 malloc、calloc、realloc、free
1. malloc:
功能:分配指定大小的内存块。
使用: void* malloc(size_t size);
说明: malloc 分配的内存块中的值是未初始化的,即它们可能包含任意数据。因此,在使用 malloc 分配的内存之前,通常需要使用 memset 或其他方式来初始化内存。
2. calloc:
功能:分配指定数量的元素,每个元素大小为指定大小的内存块,并初始化为零。
使用: void* calloc(size_t num, size_t size);
说明: calloc 会分配 num * size 字节的内存,并将所有位初始化为零。这在需要分配数组时特别有用,因为它确保了所有的元素都被初始化为零。
3. realloc:
功能:重新分配指定内存块的大小。
使用: void* realloc(void* ptr, size_t new_size);
说明: realloc 用于调整之前使用 malloc 或 calloc 分配的内存块的大小。如果 ptr 是 NULL ,则 realloc 的行为类似于 malloc 。如果内存块被成功扩展或缩小, ptr 指向的内存块将被更新以反映新的大小。如果 new_size 小于或等于原始大小, realloc 可能不会改变内存块的大小,但仍然会返回指向原始内存块的指针(也就是失败了不改变原来那片空间,只有成功了才会改便之前的空间)。
注意事项:
这些函数返回的指针类型为 void* ,这意味着它们返回一个通用指针,可以被转换为任何类型的指针。
如果内存分配失败, malloc 和 calloc 会返回 NULL ,而 realloc 会返回 NULL 并且不会改变原始的内存块。
使用这些函数分配的内存需要在使用完毕后通过 free 函数释放,以避免内存泄漏。
这些函数是 C 语言中动态内存管理的基础,正确使用它们对于编写高效且稳定的程序至关重要。
三、C++内存管理方式
3.1 new/delete 操作内置类型
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10个int类型的空间
int* ptr6 = new int[3];
delete ptr4;
delete ptr5;
delete[] ptr6;
}

3.2 new和detele操作自定义类型
class A
{
public:
A(int a = 0)
: _a(a)
{
cout << "A():" << this << endl;
}
~A()
{
cout << "~A():" << this << endl;
}
private:
int _a;
};
int main()
{
// new/delete 和 malloc/free最大区别是 new/delete对于【自定义类型】除了开空间
还会调用构造函数和析构函数
A* p1 = (A*)malloc(sizeof(A));
A* p2 = new A(1);
free(p1);
delete p2;
// 内置类型是几乎是一样的
int* p3 = (int*)malloc(sizeof(int)); // C
int* p4 = new int;
free(p3);
delete p4;
A* p5 = (A*)malloc(sizeof(A)*10);
A* p6 = new A[10];
free(p5);
delete[] p6;
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。
四、operator new与operator delete函数
4.1 operator new与operator delete函数(重点)
/*
operator new:该函数实际通过malloc来申请空间,当malloc申请空间成功时直接返回;申请空间
失败,尝试执行空 间不足应对措施,如果改应对措施用户设置了,则继续申请,否
则抛异常。
*/
void *__CRTDECL operator new(size_t size) _THROW1(_STD bad_alloc)
{
// try to allocate size bytes
void *p;
while ((p = malloc(size)) == 0)
if (_callnewh(size) == 0)
{
// report no memory
// 如果申请内存失败了,这里会抛出bad_alloc 类型异常
static const std::bad_alloc nomem;
_RAISE(nomem);
}
return (p);
}
/*
operator delete: 该函数最终是通过free来释放空间的
*/
void operator delete(void *pUserData)
{
_CrtMemBlockHeader * pHead;
RTCCALLBACK(_RTC_Free_hook, (pUserData, 0));
if (pUserData == NULL)
return;
_mlock(_HEAP_LOCK); /* block other threads */
__TRY
/* get a pointer to memory block header */
pHead = pHdr(pUserData);
/* verify block type */
_ASSERTE(_BLOCK_TYPE_IS_VALID(pHead->nBlockUse));
_free_dbg( pUserData, pHead->nBlockUse );
__FINALLY
_munlock(_HEAP_LOCK); /* release other threads */
__END_TRY_FINALLY
return;
}
/*
free的实现
*/
#define free(p) _free_dbg(p, _NORMAL_BLOCK)
不用看懂!
五、new和delete的实现原理
5.1 内置类型
5.2 自定义类型
六、定位new表达式(placement-new) (了解)
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时,此处需要传参
p1->~A();
free(p1);
A* p2 = (A*)operator new(sizeof(A));
new(p2)A(10);
p2->~A();
operator delete(p2);
return 0;
}
七、malloc/free 和 new/delete的区别
感谢大家的支持,我会继续努力创造出更好的博客。
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