C/C++内存管理

1 C/C++内存分布

我们先来看下面一段代码和相关问题

int globalVar = 1;
static int staticGlobalVar = 1;
void Test()
{
	static int staticVar = 1;
	int localVar = 1;
	int num1[10] = { 1, 2, 3, 4 };
	char char2[] = "abcd";
	const char* pChar3 = "abcd";
	int* ptr1 = (int*)malloc(sizeof(int) * 4);
	int* ptr2 = (int*)calloc(4, sizeof(int));
	int* ptr3 = (int*)realloc(ptr2, sizeof(int) * 4);
	free(ptr1);
	free(ptr3);
}
           

选择题：

选项: A.栈 B.堆 C.数据段(静态区) D.代码段(常量区) globalVar在哪里？____     staticGlobalVar在哪里？____ staticVar在哪里？____      localVar在哪里？____    num1 在哪里？____       char2在哪里？_____     *char2在哪里？_____       pChar3在哪里？____

*pChar3在哪里？____       ptr1在哪里？____    *ptr1在哪里？

__

填空题： sizeof(num1) = ____;

sizeof(char2) = ____;

strlen(char2) = ____;

sizeof(pChar3) = ____;

strlen(pChar3) = ____;

sizeof(ptr1) = ____;

[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内容,做进程间通信.

3.堆用于程序运行时动态内存分配,堆是可以向上增长的

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

2 C语言中动态内存管理方式:malloc/calloc/realloc/free

void Test ()
{
	int* p1 = (int*) malloc(sizeof(int));
	free(p1);
	// 1.malloc/calloc/realloc的区别是什么？
	int* p2 = (int*)calloc(4, sizeof (int));
	int* p3 = (int*)realloc(p2, sizeof(int)*10);
	// 这里需要free(p2)吗？
	free(p3 );
}
           

3 C++内存管理方式

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。

3.1 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10个int类型的空间
	 int* ptr6 = new int[3];
	 delete ptr4;
	 delete ptr5;
	 delete[] ptr6;
}
           

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。

3.2 new和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;
	// 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;
	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与free不会。

4 new和delete的实现原理

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

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