初识C++内存管理

目录

1. new 和delete

new 一个对象

初始化

new 多个对象

初始化 

delete 释放

C++内存开辟释放和C中开辟释放有何区别？ 

2. operator new与operator delete函数

2.1 operator new

和malloc相同点

和malloc不同点

new底层原理

2.2 operator delete

2.3 operator new与operator delete的类专属重载

3. 定位new表达式

使用格式

定位new什么时候用？

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在C语言中，动态内存中我们用 malloc/calloc/realloc 等来在堆上开辟空间，free 来释放，在C++中，不仅支持C语言的方式，还确定了自己的方式。本篇我们来记录C++是如何进行内存管理的。

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1. new 和delete

在堆上开辟空间，C语言中我们要用到malloc，并且使用方式较为繁琐：

( int* )malloc(sizeof( int ) * 4)

且calloc/realloc 的方式也都相同，详细点击这里：动态内存管理分析理解

而在C++中使用 new 可以简化使用方式：

new 一个对象

new + 类型

int* p1 = new int;

初始化

new + 类型后面+（值）

int* p1 = new int(5);

 

new 多个对象

new + 类型 [个数]

int* p2 = new int[10];

初始化 

new + 类型 [个数] {初始化的值}

int* p3 = new int[10]{1, 2, 3, 4, 5, 6};

 

delete 释放

要注意格式匹配

像单个对象，直接delete 即可

delete p1;

如果是多个对象，delete + []

delete[] p2;
delete[] p3;

C++内存开辟释放和C中开辟释放有何区别？ 

对于内置类型来说：new 和 malloc 并没有什么区别，只是用法不同；

对于自定义类型来说，new更加方便，会自动调用其构造函数，相当于开辟空间加初始化：

而利用初始化列表，创建构造函数，使用new ，可以大大简化这些步骤：

delete和free 对内置类型的处理方式也没什么区别

但是对于自定义类型而言

delete 对于自定义类型是会调用它自己的析构函数：

2. operator new与operator delete函数

这两个函数不是new 和 delete 的重载，只是名字的区别

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

2.1 operator new

实际上operator new函数是malloc函数封装后的成果

此函数不会调用构造函数

和malloc相同点

都是函数、都会开辟空间

使用方法和malloc相同

 

和malloc不同点

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，不会返回空，会抛异常；

这一点就跟new相同了

new底层原理

开辟空间，失败抛异常 + 调用构造函数

这两个功能合并到一块就构成了new

而开辟空间失败抛异常其实调用的就是封装malloc后的operator new函数。

operator new + 调用构造函数 = new

2.2 operator delete

实际上operator delete函数是free函数封装后的成果

此函数不会调用析构函数

为了跟operator new匹配对应

operator delete + 调用析构函数 = delete

2.3 operator new与operator delete的类专属重载

在项目中往往存在一直需要开辟空间的时候，就比如在链表中插入数据，每次new一个节点，都会在堆上申请，但是如果数据量较大，那么效率是会变低的，来看一个测试：

struct Listnode
{
	Listnode* _next;
	Listnode* _prev;
	int _data;
	Listnode(int data = 0)
		:_next(nullptr)
		, _prev(nullptr)
		, _data(data)
	{
		//记录节点数
		cout << "Listnode" << endl;
	}
};

class List
{
public:
	List()
	{
		_head = new Listnode;
		_head->_next = _head;
		_head->_prev = _head;
	}

	void Push(int val)
	{
		//每一次插入数据，都需要new一个节点
		Listnode* newnode = new Listnode;
		Listnode* tail = _head->_prev;

		//链接
		tail->_next = newnode;
		newnode->_prev = tail;
		newnode->_next = _head;
		_head->_prev = newnode;
	}

	~List()
	{
		Listnode* cur = _head->_next;
		while (cur!=_head)
		{
			Listnode* next = cur->_next;
			delete cur;
			cur = next;
		}
		delete _head;
		_head = nullptr;
	}

private:
	Listnode* _head;

};


int main()
{
	List l;
	int n = 1000;
	for (int i = 0;i

为了提高速度，创建operator new与operator delete的类专属重载；

在构造节点时，会自动调用operator new的重载，清空时自动调用与operator delete的重载；

实现这两个重载函数，用到的是内存池，使用内存池申请和释放内存，提高效率；

在之后会了解到，这里先主要是以重载为主，稍作了解：

struct Listnode
{
	Listnode* _next;
	Listnode* _prev;
	int _data;
	Listnode(int data = 0)
		:_next(nullptr)
		, _prev(nullptr)
		, _data(data)
	{
		//记录节点数
		cout << "Listnode" << endl;
	}


	void* operator new(size_t n)
	{
		void* p = nullptr;
		p = allocator().allocate(1);
		cout << "memory pool allocate" << endl;
		return p;
	}
	void operator delete(void* p)
	{
		allocator().deallocate((Listnode*)p, 1);
		cout << "memory pool deallocate" << endl;
	}
};

3. 定位new表达式

operator new 函数是调用 new 时的一部分，那我们单独调用operator new 进行空间开辟时，又不好初始化，因为构造函数不能显示调用。

使用格式

new (指针) + 类型；

new (指针) + 类型(初始化列表)；

 

定位new什么时候用？

那么我们直接调用 new 不香吗，非得用operator new + 定位new？

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