C/C++：内存管理

1.C/C的内存分配内核空间 放置操作系统相关的代码和数据。用户不能直接进行操作 ------ 可以通过调用系统提供的 api 函数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。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。堆区由程序员手动分配和释放内存。可以使用new运算符在堆区分配内存使用delete运算符释放内存。堆是可以向上增长的动态内存分配栈区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。2.C语言中的动态内存管理方式c语言中我们常用的动态内存管理方式是malloc \ calloc \ realloc \ free这几种函数我在之前的博客中做了详细的介绍在此就不多赘述了。3.C内存管理方式C语言内存管理方式在C中可以连续使用但有些地方就无能为力而且试用起来就比较麻烦所以C提出了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。new/delete 操作内置类型#includeiostreamusing namespace std;voidtest(){int*ptr1newint;int*ptr2newint(10);int*ptr3newint[3];delete ptr1;delete ptr2;delete[]ptr3;}intmain(){test();return0;}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 操作符自定义类型#includeiostreamusing namespace std;class A{public:A(inta0):_a(a){coutA()thisendl;}~A(){cout~A()thisendl;}voidprint(){cout_aendl;}private:int_a;};intmain(){A*p1newA(1);p1-print();delete p1;A*p2new A[10];delete[]p2;return0;}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。4.operator new 和 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在底层调用operator delete全局函数来释放空间。但是operator new 实际上也是通过malloc 来申请空间的operator delete 最终是通过free 来释放空间的而且operator delete 不会调用析构函数。#includeiostreamusing namespace std;class A{public:A(intvalue):_value(value){coutConstructor: A(_value)endl;}~A(){coutDestructor: ~A()endl;}private:int_value;};intmain(){// 使用 operator new 分配内存void*ptroperatornew(sizeof(A));// 在分配的内存上构造对象A*objnew(ptr)A(42);// 显式调用析构函数obj-~A();// 使用 operator delete 释放内存operatordelete(ptr);return0;}与 new/delete 的区别operator new/operator delete 只负责内存的分配和释放不涉及对象的构造和析构。new/delete 是操作符除了调用 operator new/operator delete 外还会自动调用构造函数和析构函数。operator new/operator delete 可以被重载以实现自定义的内存管理而 new/delete 的行为是固定的不能被重载。5.new 和 delete 的实现原理对于内置类型如果申请的是内置类型new 和 mallocdelete 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new申请失败是会抛异常而malloc 会返回NULL。对于自定义类型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的资源清理工作2.调用operator delete 函数释放对象的空间new T []的原理1.调用operator new[] 函数实际上是调用operator new 函数完成N 个对象空间的申请它的返回值是void*使用时要强制类型转化。2.在申请的空间上完成N 次拷贝构造函数delete []的原理1.在释放的空间上先执行N次析构函数完成N个对象中资源的清理2.调用operator delete[] 释放空间实际是在operator delete[] 中调用operator delete 来释放空间6.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 是一个指针initializer-list是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的内存没有初始化所以如果是自定义的类型的对象需要使用new的定义表达式进行显示调用构造函数进行初始化。内存池只负责分配「原始、空白、未初始化的内存块」不负责构造对象、不负责初始化值。内存池和 malloc 很像只分配内存不碰内容#includeiostreamusing namespace std;class A{public:A(inta0):_a(a){coutA()thisendl;}~A(){cout~A()thisendl;}voidprint(){cout_aendl;}private:int_a;};intmain(){A*p1(A*)malloc(sizeof(A));new(p1)A;p1-~A();free(p1);A*p2(A*)operatornew(sizeof(A));new(p2)A(10);p2-print();p2-~A();operatordelete(p2);return0;}7. 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是malloc 和 free 是函数new 和 delete 是操作符malloc申请的空间不会初始化而new可以初始化malloc 申请空间的时候要计算空间大小new只需要在其后跟上空间的类型即可如果是多个对象[] 中指定的对象个数即可malloc申请空间失败时返回的时NULL因此使用时必须判空new 不需要但是new 需要捕获异常malloc 返回值为void* 使用时需要强制转化new不需要因为new后面时跟着空间的类型申请自定义类型对象时malloc / free 只会开辟空间不会调用构造和析构函数而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的资源的清理释放。