【C++】内存管理

目录

一，C/C++内存分布

二，new和delete

1，new/delete操作内置类型

2，new和delete操作自定义类型

三，new 和 delete 的实现原理

1，内置类型

2，自定义类型

四，定位 new 表达式

五，malloc/free和new/delete的区别

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一，C/C++内存分布

在内存分布方面，C语言 与 C++ 一致

【说明】

1，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，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。

3，堆用于程序运行时动态内存分配，堆是向上增长的。

4，数据段--存储全局数据和静态数据。

5，代码段--可执行的代码/只读常量。

二，new和delete

C语言 内存管理方式在 C++ 中可以继续使用，但有些地方就无能为力，而且使用起来比较麻烦，因此 C++ 又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。

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3个int类型的空间
	int* ptr6 = new int[3];
	delete ptr4;
	delete ptr5;
	delete[] ptr6;
}

以上就是用法！

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[]，注意：匹配起来使用。

2，new和delete操作自定义类型

我们来看一段代码：

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;
	return 0;
}

new 自动调用构造函数，detele 自动调用析构函数；

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
	// 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;
	return 0;
}

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* p5 = (A*)malloc(sizeof(A) * 10);
	A* p6 = new A[10];
	free(p5);
	delete[] p6;
	return 0;
}

申请十个空间就构造十次，同时也要析构十次；

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。

三，new 和 delete 的实现原理

1，内置类型

如果申请的是内置类型的空间，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。

2，自定义类型

new 的原理：

1，调用 operator new 函数申请空间

2，在申请的空间上执行构造函数，完成对象的构造

delete 的原理：

1，在空间上执行析构函数，完成对象中资源的清理工作

2，调用 operator delete 函数释放对象的空间

new T[N] 的原理：

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[] 的原理：

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

四，定位 new 表达式

定位 new 表达式是在已分配的原始内存空间中调用构造函数初始化一个对象。

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。

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);
	cout << endl;
	A* p2 = (A*)operator new(sizeof(A));
	new(p2)A(10);
	p2->~A();
	operator delete(p2);
	return 0;
}

这个其实就是将一个空间初始化，不常用，了解一下即可；

五，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。不同的地方是：

1，malloc和free是函数，new和delete是操作符

2，malloc申请的空间不会初始化，new可以初始化

3，malloc申请空间时，需要手动计算空间大小并传递，new只需在其后跟上空间的类型即可，           如果是多个对象，[]中指定对象个数即可

4，malloc的返回值为void*, 在使用时必须强转，new不需要，因为new后跟的是空间的类型

5，malloc申请空间失败时，返回的是NULL，因此使用时必须判空，new不需要，但是new需要          捕获异常

6，申请自定义类型对象时，malloc/free只会开辟空间，不会调用构造函数与析构函数，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资源的清理