C++内存管理笔记
C/C++内存分布
C/C++内存区域划分
数据段的大小是根据VS2013开的全局数组测出来的，可能不是很准
各区域功能
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内核：操作系统使用的空间，用户不能读写
-
栈：局部变量，局部数组等都在栈，栈向下生长，即栈往低地址生长
const修饰的变量得分情况，还得分c和c++
参考这个大佬的博客const修饰的变量的存储位置
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内存映射段：与系统有关，待了解
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数据段（静态区）：存储全局数据和静态数据
-
代码段（常量区）：可执行代码（二进制指令）和只读常量
const修饰的是变量，所以不叫只读常量
随笔记录：0x7fffffff相当于INT_MAX的一半，
例子
//变量在内存里的分布demo
#include
#include
using namespace std;
//variable的意思是变量，var是variable的简称
int global_var;//数据段
static int static_global_var;//数据段（静态区）
int main()
{
static int static_var;//数据段
int local_var;//栈
char a[10]="abcd";//a在栈，数据也都在栈
*a;//*a在栈
char* b = "abcd";//b在栈，数据在代码区（常量区）
*b;//*b在代码区
int* ptr = (int*)malloc(10);//ptr在栈，开辟的空间在堆
*ptr;//堆
return 0;
}
C语言管理内存的方式
通过malloc、calloc、realloc、free
- malloc在堆上开辟空间，但是不初始化
- calloc==malloc+初始化，不仅会开空间还会初始化
- realloc,扩容+拷贝数据，如果空间不够需要扩容时就用realloc
- free释放空间，防止内存泄漏等问题
new和delete关键字
初识
//初始new delete
int main()
{
//C
int* ptr = (int*)malloc(sizeof(int));
free(ptr);
//C++
int* pa = new int;
delete pa;
return 0;
}
概念
- 什么是new?
new是C++的一个关键字，用于动态内存分配
malloc是一个库函数
- 什么是delete?
delete是C++的一个关键字，用于释放动态开辟的内存
类比free
简单用法
//new、delete对于自定义类型调用构造、析构函数demo
class A
{
public:
A()
{
cout << "A()" << endl;
}
~A()
{
cout << "~A()" << endl;
}
};
int main()
{
A* pa1 = (A*)malloc(sizeof(A));
free(pa1);
cout << "malloc 和 free结束" << endl;
cout << endl;
A* pa2 = new A;
delete pa2;
cout << "new 和 delete结束" << endl;
return 0;
}
从这也可以看出new和malloc的区别之一就是会不会调用构造函数，delete和free的区别之一就是不会调用析构函数
//new、delete内置类型数组和自定义类型数组
class A
{
public:
A(){}
A(int){}
};
int main()
{
int* ptr = new int[10];//开一个十个int大小的数组
delete[] ptr;
int* ptr2 = new int(5);//开一个int大小的空间并且初始化为5
delete ptr2;
A* pa = new A[10];//开一个十个A类型大小的数组，调用十次构造函数
delete[] pa;
A* pa2 = new A(5);//会调用构造函数A(int)进行构造
delete pa2;
return 0;
}
汇编证明new的过程调用了构造函数
原则上new和delete成对使用，如果new和free配对使用，可能造成程序崩溃.
- 我们之前有了malloc和free来动态开辟空间，那为什么会出现new和delete？
答： new和malloc在处理内置（基本）类型上没有差别，都只是动态开辟一块空间，但是C++还有面向对象的特性，虽然malooc给对象开辟了空间但是不会调用构造函数和析构函数，所以就出现了更能满足需求的new和delete
###malloc、free和new、delete的区别
- malloc和free是函数，new和delete是操作符
- malloc不能对申请的空间初始化，new可以
- 针对自定义类型，delete可以调用析构函数完成对象内资源的清理，而free不行
- 用法上，malloc需要强转类型和计算类型大小，new不需要
- 对于错误的处理，malloc开辟失败返回空指针，而new直接抛出异常，需要对异常进行捕获
operator new和operator delete
- operator new和operator delete是两个全局函数，而不是运算符重载
- new底层调用operator new开辟空间
- delete底层调用operator new释放空间
- void* operator new(size_t)和void operator delete(void* )
#### operator new源码
这段源码在new.cpp中
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
_THROW_NCEE(_XSTD bad_alloc, );
}
return (p);
}
由源码可以看出，如果返回的是空指针，则抛出异常
由源码可见operator new也不过是对malloc进行了封装
operator delete源码
这块没找到源码，找到的资料大概意思是：operator delete这个函数相当于对free进行了封装
如果有大佬知道这个函数的源码位置，麻烦告诉我一下
随笔记录：operator delete释放空指针不报错
operator new和operate delete专属类重载
//类内重载operator new和operate delete的demo
#include
using namespace std;
class A
{
public:
void* operator new(size_t n)
{
cout << "void* operator new(size_t n)" << endl;
return nullptr;
}
void operator delete(void* p)
{
cout << "void operator delete(void* p)" << endl;
}
};
int main()
{
A* pa=new A;
delete pa;
return 0;
}
new和delete原理
new:调用operaotr new函数开辟空间，再在空间上调用构造函数
delete：调用析构函数释放空间内的资源，再调用operator delete函数释放对象对象的空间
new T[N]:调用operator new开辟空间，再调用N次构造函数
delete[]:先执行N次析构函数，再把开辟的对象空间释放掉
placement new
引论
我们说new与malloc的不同点之一是new会调用构造函数
回顾一下之前调用构造函数的情形：定义对象或者new一个对象时都会调用构造函数，且是自动调用的
如果我们要对malloc出来的空间手动调用构造函数应该怎么办？
此时就需要placement new,即定位new表达式
用法
placement new也叫定位new表达式
作用：在已分配的空间调用构造函数初始化对象
比如我们malloc后调用构造函数初始化对象
使用场景：内存池等
用法：new(指向对象的指针)类名(构造函数参数)
//定位new表达式的用法demo
class A
{
public:
A()
{
cout << "A()"<~A();
free(pa);
return 0;
}
总结
- 内存区域的划分，即每块区域可以放什么数据（语言层面）
- new和delete和malloc和free的差别主要在于对自定义类型的处理上，这个处理包括开辟成功和开辟失败
- new和delete的底层依赖于operator new()和operator delete()两个全局函数
- operator new()和operator delete()两个全局函数可以理解为是对malloc和free进行了一层封装
- 定位new表达式可以手动调用自定义类型的构造函数
- C++更加推荐使用new和delete进行内存管理