【c++】c/c++内存管理

目录

一、c/c++内存分布

二、c++中动态内存管理

1、new/delete操作内置类型

2、new/delete操作自定义类型

三、operator new与operator delete函数

四、new和delete的实现原理

1、内置类型

2、自定义类型

2.1、new的原理

2.2、delete的原理

2.3、new T[N]的原理

2.4、delete[]的原理

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一、c/c++内存分布

【说明】

        （1）栈又叫堆栈---非静态局部变量/函数参数/返回值等，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内存，做进程间通信。

        （3）堆用于程序运行时的动态内存分配，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---存储可执行代码/只读常量。

二、c++中动态内存管理

        c语言中的内存管理方式在c++中可以继续使用，但是有些地方（如：自定义类型）就无能为力了，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* ptr1 = new int;

	//动态申请一个int类型的空间并初始化为10
	int* ptr2 = new int(10);

	//动态申请10个int类型的空间
	int* ptr3 = new int[10];

	delete ptr1;
	delete ptr2;
	delete[] ptr3;//new[]需要和delete[]匹配使用
}

注意：申请和释放单个元素的空间，使用new和delete操作符;申请和释放一块连续的内存空间，使用new[]和delete[],切记匹配使用。

2、new/delete操作自定义类型

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最大的区别是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;

	//对内置类型而言几乎是一样的
	int* p3 = (int*)malloc(sizeof(int));
	int* p4 = new int;
	free(p3);
	delete p4;
	A* p5 = (A*)malloc(sizeof(A) * 10);
	A* p6 = new A[10];
	free(p5);
	delete[] p6;
	return 0;
}

【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和free不会。

三、operator new与operator delete函数

        【笔记】

        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。

        operator new实际是通过malloc来申请空间，如果malloc申请空间成功就直接返回，否则执行用户提供的空间不足应对措施，如果用户提供了该应对措施就继续申请，否则就抛异常。operator delete最终是通过free来释放空间的。

四、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基本上是类似的，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[]申请和释放的是一段连续的内存空间，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

2.1、new的原理

        （1）调用operator new全局函数申请空间

        （2）在申请的空间上执行构造函数，完成对象的构造

2.2、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全局函数释放对象的空间

2.3、new T[N]的原理

        （1）调用operator new[]全局函数，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

2.4、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