目录
1.C/C++内存分布
2.C语言中动态内存管理方式
3.C++内存管理方式
3.1 new/delete操作内置类型
3.2 new和delete操作自定义类型
4.operator new与operator delete函数
编辑
5.new和delete的实现原理
5.1内置类型
5.2自定义类型
6. 定位new表达式(placement-new)(了解)
7.面试题
7.1malloc/free和new/delete的区别
7.2内存泄漏
7.2.1什么是内存泄漏及其危害
7.2.2如何避免内存泄漏
1.C/C++内存分布
1.1下图是C/C++中的内存区域划分
1.栈又叫堆栈
是非静态局部变量/函数参数/返回值等存在的地方,
栈区先定义的变量放到高地址,后定义的变量放到低地址
因此栈是向下生长的
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。具体内容后续Linux讲
3. 堆用于程序运行时动态内存分配
堆区先定义的变量放到低地址,后定义的变量放到高地址
因此堆是向上生长的
4. 数据段(静态区)--存储全局数据和静态数据。
5. 代码段(常量区)--可执行的代码/只读常量。
2.C语言中动态内存管理方式
传送门:C语言之动态内存管理-CSDN博客
3.C++内存管理方式
C++兼容C,所以C++中仍然可以使用C语言的动态内存管理方式,
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
首先明确,new和delete是操作符,不是函数
3.1 new/delete操作内置类型
//动态申请一个int型的空间int* pa = new int;//动态申请一个int型的空间,并初始化为1int* pb = new int(1);//动态申请一个大小为两个字节的字符数组,并初始化为"a\0"char* arr = new char[2] {'a','\0'};//释放内存delete pa;delete pb;delete[] arr;
(1)对于单个类型空间的开辟与释放,
new 内置类型-即可完成空间的开辟,再创建指针变量接收该空间的地址就好
想要在开辟空间的同时进行初始化,内置类型后面加上 (初始值) 即可
delete 内置类型 -即可完成空间的释放
(1)申请和释放连续的空间,
new 内置类型[size] -即可完成连续空间的开辟,再创建指针变量接收该空间的地址就好
想要在开辟空间的同时进行初始化,[]后面加上 {初始值,初始值....} 即可
delete[] 指针名-即可完成空间的释放
注意,[]不能忘记,否则语义上是错误的,会导致未定义行为
delete要与new进行配对使用,malloc/calloc/realloc要与free进行配对使用
防止销毁多个对象却未清理对象所占内存等内存泄漏的情况发生
3.2 new和delete操作自定义类型
(1)对于单个对象空间的开辟与释放,
A* p2 = new A(1); delete p2;
new 类名-即可完成空间的开辟,再创建指针变量接收该空间的地址就好
想要在开辟空间的同时进行初始化,类名后面加上 (初始值,..) 即可
注意此处传参实际上是传给构造函数,传参的实际情况根据构造函数而定
delete 指针名 -即可完成空间的释放
(1)申请和释放多个对象,
new 类名[size] -即可完成连续空间的开辟,再创建指针变量接收该空间的地址就好
想要在开辟空间的同时进行初始化:
可以全部对象都进行初始化,也可以部分对象进行初始化
构造函数的参数只有一个,[]后面加上 {初始值,初始值....}即可完成初始化
初始值的数量决定了初始化对象的数量
A* p6 = new A[2]{1,2};
对于多个参数,[]后面加上 {类名(初始值,初始值..),类名(初始值,初始值..)...}即可完成初始化
A* p6 = new A[2]{A(1,1),A(2,2)};
delete[] 指针名-即可完成空间的释放
注意,[]不能忘记,否则语义上是错误的,还可能会资源泄露甚至是程序崩溃!
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
4.operator new与operator delete函数
new操作符会调用全局函数operator new
operator new通过调用malloc函数来实现空间的开辟
当malloc申请空间成功时直接返回;申请空间失败, 尝试执行空间不足应对措施,如果该应对措施用户设置了,则继续申请,否则抛异常。
delete操作符会调用全局函数operator delete
operator delete 最终是通过free来释放空间的。
5.new和delete的实现原理
5.1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类型的空间,
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的原理 (开辟空间+构造函数)
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 (析构函数+释放内存)
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 (开辟空间+构造函数)
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 (析构函数+释放内存)
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
6. 定位new表达式(placement-new)(了解)
定位new的功能就是在已经分配好的内存地址上构造对象
A* p1 = (A*)malloc(sizeof(A));new(p1)A;
使用格式: new (place_address) type或者new (place_address) type(initializer-list) place_address必须是一个指针,initializer-list是类型的初始化列表
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的定义表达式显示调构造函数进行初始化。
7.面试题
7.1malloc/free和new/delete的区别
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,
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
7.2内存泄漏
7.2.1什么是内存泄漏及其危害
程序分配的内存没有被适当地回收,导致内存资源逐渐耗尽就叫作内存泄漏
危害:
因为内存逐渐减少,就会变卡,即,系统性能下降
内存资源耗尽时,可能会导致程序崩溃等问题
7.2.2如何避免内存泄漏
1.养成良好的编码规范(即使规范很好,但也是常在河边走.....)
2.使用智能指针或用RAII思想等来管理资源(后续讲解)
3.泄漏检测工具进行检查