C/C++（初阶）—— 内存管理

目录

一. C/C++内存分布

1.C/C++内存区域划分

二. C语言中动态内存管理方式

三. C++中动态内存管理

3.1 内置类型的 new、delete

3.2 自定义类型的 new、delete

四. operator new与operator delete函数

五. new和delete的实现原理

5.1内置类型

5.2自定义类型

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一. C/C++内存分布

1.C/C++内存区域划分

在C/C++内存分区大致分为内核、栈、内存映射段、堆、数据段（也叫静态区）、代码段（也叫常量区）等

在C/C++学习上我们需要重点了解的部分就是栈、堆、数据段（静态区）、代码段（常量区）

必备知识：

栈：存放非静态的局部变量、函数参数、函数返回值等等，this指针也是存放在栈上的，栈是向下生长的

堆：用于程序运行时动态内存分配，堆是可以上增长的。例如malloc和new所分配的空间。

数据段（静态区）：存放全局变量，静态变量。

代码段（常量区）：可执行的代码/只读常量。

根据上述的必备知识，看下面一段代码，看看是否能将各种变量和数据在内存的哪一些分区进行对。

答案如下：

二. C语言中动态内存管理方式

在C语言中进行动态内存开辟的主要是 malloc/realloc/calloc

进行释放的是 free

void Test ()
{
    int* p1 = (int*) malloc(sizeof(int));
    free(p1);
    // void *malloc(unsigned int num_bytes)
    //（类型指针）malloc（开辟的字节空间）

    int* p2 = (int*)calloc(4, sizeof (int));
    //void *calloc(size_t n, size_t size)
    //（类型指针）calloc（开辟几个空间 ，开辟的字节空间）

    int* p3 = (int*)realloc(p2, sizeof(int)*10);
    //void realloc(void *ptr, size_t new_Size)
    //（类型指针）realloc（指针，增加开辟的字节空间）
    free(p3);
}

三. C++中动态内存管理

在C++中，进行动态内存开辟的主要是new

进行释放的是 delete

3.1 内置类型的 new、delete

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 自定义类型的 new、delete

对于自定义类型来讲用法于内置类型相同，但作用相比于malloc/calloc/realloc来讲有着明显的区别就是在new定义的时候会调用自定义类型的构造函数，在delete释放时会调用自定义类型的析构函数。

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[]。不匹配使用根据编译器的不同可能会导致无法编译和程序运行错误

四. operator new与operator delete函数

operator new 和 operator delete 两个函数是 new和delete 两个操作符的底层实现，也就是说new和delete是调用了这两个函数实现的对应功能。

opreatoer new 和 operator delete 两个函数的实现在C++库中最终也是用malloc 和 free实现的

所以我们可以得出 new 和 delete 是 C++ 对于C语言 中的malloc和free 的功能升级。

逻辑如下：

new、delete -> operator new 、operator delete -> malloc、free

需要额外注意的点是，new失败是抛出异常malloc是返回NULL 

五. new和delete的实现原理

5.1内置类型

new和malloc，delete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[]申请的是连续空间，而且new在申请空间失败时会抛异常，malloc会返回NULL。

5.2自定义类型

new：     1.调用operator new      2. 调用构造函数进行初始化

delete：  1.调用operator delete  2. 调用析构函数释放空间

new [N]:  1.调用operator new[]函数，在operator new[]中实际调用operator new函数完成N个对 象空间的申请                      2.在申请的空间上执行N次构造函数

delete[]   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，实际在operator delete[]中调用operator delete来释 放空间