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C/C++内存管理
C++
兼容
C语言
，
C++
的内存管理机制和
C语言
是一样的，但是
C语言
的
malloc
函数已经无法满足
C++
面对对象过程中销毁的需求，于是
C++
提出了新的内存管理函数
new
和
delete
1. C/C++内存分布
将内存分成不同的区域是为了更好的管理，上面说过C++兼容C，所以内存分布都是一样的：
五大分区：
栈区：
栈
又叫
堆栈
，用于存储非静态局部变量、函数参数、返回值等等，
栈
是向下增长的
内存映射段：
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
堆区：
堆
用于程序运行时动态内存分配，堆是可以上增长的
数据段：
数据段
用于存储全局数据和静态数据
代码段：
代码段
用于存储可执行的代码和只读常量
内存中还存在
内核空间
，但普通用户代码无法读写
2. C++动态内存管理
内存管理是为了对内存进行分类，使操作系统对内存能有更让的管理，
C++
提出了
new
和
delete
操作符进行动态内存管理，下面我们来讲讲使用细节
2.1 new和delete操作内置类型
代码演示：
void Test()
{
int* ptr1 = new int; //申请一个整型，只是开空间
delete ptr1; //释放
double* ptr2 = new double(6.66); //申请一个浮点型，并初始化为6.66
delete ptr2; //释放
int* ptr3 = new int[8]; //申请8个int类型的空间
delete[] ptr3; //释放8次
}
2.2 new和delete操作自定义类型
代码演示：
class A
{
A(int a = 12)
:_a(a)
{
cout << "A()" << endl;
}
~A()
{
cout << "~A()" << 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)); //开空间
A* p2 = new A(12); //开空间并初始化
free(p1);
delete p2;
//内置类型是几乎是一样的
int* p3 = (int*)malloc(sizeof(int));
int* p4 = new int;
free(p3);
delete p4;
A* p5 = (A*)malloc(sizeof(A) * 10); //开10个A类对象空间
A* p6 = new A[10]; //开10个A类对象空间
free(p5);
delete[] p6;
return 0;
}
总结：
-
new
不需要像
malloc
那样进行空指针判断，也不需要进行类型转换
-
delete
需要配套使用，比如
new int
使用
delete
，
new int
使用
delete[]
-
new
和
delete
都可以用于自定义类型，会分别调用自定义类型的
构造函数
和
析构函数
-
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
-
malloc
对应
free
，
new
对应
delete
，一定要搭配使用，避免引发问题
3. operator new 和 operator delete函数
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
Visual studio 2019中operator new底层实现：
void* __CRTDECL operator new(size_t const size)
{
for (;;)
{
if (void* const block = malloc(size))
{
return block;
}
if (_callnewh(size) == 0)
{
if (size == SIZE_MAX)
{
__scrt_throw_std_bad_array_new_length();
}
else
{
__scrt_throw_std_bad_alloc(); //抛出异常
}
}
// The new handler was successful; try to allocate again...
}
}
Visual studio 2019中operator delete底层实现：
void __CRTDECL operator delete(void* const block, size_t const) noexcept
{
operator delete(block);
}
void __CRTDECL operator delete(void* const block) noexcept
{
#ifdef _DEBUG
_free_dbg(block, _UNKNOWN_BLOCK);
#else
free(block);
#endif
}
Visual studio 2019中operator new[]底层实现：
void* __CRTDECL operator new[](size_t const size)
{
return operator new(size); //原理调用的size次operator new函数
}
Visual studio 2019中operator delete底层实现：
void __CRTDECL operator delete[](void* const block) noexcept
{
operator delete(block);
}
void __CRTDECL operator delete[](void* const block, size_t const) noexcept
{
operator delete[](block);
}
4. new 和 delete实现原理
4.1 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
4.2 自定义类型
new的原理：
-
调用
operator new
函数申请空间 - 在申请的空间上执行构造函数，完成对象的构造
delete的原理：
- 在空间上执行析构函数，完成对象中资源的清理工作
-
调用
operator delete
函数释放对象的空间
new T[N]的原理：
-
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
- 在申请空间上执行N次构造函数
delete[]的原理：
- 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
-
调用
operator delete[]
释放空间，实际在
operator delete[]
中调用
operator delete
来释放空间
5. 定位new
定位new
是
new
的新用法，是为了对已经开辟但没有初始化的空间进行初始化
5.1 基本语法
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
使用格式：
new(指针)type
或者
new(指针)type(初始化列表)
代码使用：
class A
{
public:
A(int a)
:_a(a)
{
cout << "A()" << endl;
}
~A() {
cout << "~A()" << endl;
}
private:
int _a;
};
int main()
{
A* p = (A*)malloc(sizeof(A));
if (p == nullptr) {
perror("malloc is failed");
exit(-1);
}
new(p)A(1); //定位new，对已经定义的对象初始化
return 0;
}
5.2 使用场景
使用场景：一般配合内存池使。因为内存池分配出的内存没有初始化，所以如果定义自定义类型对象，需要使用
new
的定义表达式进行显示调用构造函数进行初始化
C/C++内存管理到这里就介绍结束了，本篇文章对你由帮助的话，期待大佬们的三连，你们的支持是我最大的动力！
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