柚子快報(bào)激活碼778899分享：C++的內(nèi)存管理

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文章目錄

前言一.內(nèi)存的劃分二.C語(yǔ)言中的中動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理方式三.C++內(nèi)存管理方式四.operator new與operator delete函數(shù)五.malloc/free和new/delete的區(qū)別總結(jié)

前言

前面完成了對(duì)日期類的實(shí)現(xiàn)和習(xí)題，現(xiàn)在我們來(lái)看看C++中內(nèi)存的管理和C++的模板這個(gè)特性

一.內(nèi)存的劃分

在C++中，內(nèi)存分成5個(gè)區(qū)，他們分別是堆、棧、自由存儲(chǔ)區(qū)、全局/靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)和常量存儲(chǔ)區(qū)。

　　棧，在執(zhí)行函數(shù)時(shí)，函數(shù)內(nèi)局部變量的存儲(chǔ)單元都可以在棧上創(chuàng)建，函數(shù)執(zhí)行結(jié)束時(shí)這些存儲(chǔ)單元自動(dòng)被釋放。棧內(nèi)存分配運(yùn)算內(nèi)置于處理器的指令集中，效率很高，但是分配的內(nèi)存容量有限。

　　堆，就是那些由new分配的內(nèi)存塊，他們的釋放編譯器不去管，由我們的應(yīng)用程序去控制，一般一個(gè)new就要對(duì)應(yīng)一個(gè)delete。如果程序員沒(méi)有釋放掉，那么在程序結(jié)束后，操作系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)回收。

　　自由存儲(chǔ)區(qū)，就是那些由malloc等分配的內(nèi)存塊，他和堆是十分相似的，不過(guò)它是用free來(lái)結(jié)束自己的生命的。

　　全局/靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)，全局變量和靜態(tài)變量被分配到同一塊內(nèi)存中，在以前的C語(yǔ)言中，全局變量又分為初始化的和未初始化的，在C++里面沒(méi)有這個(gè)區(qū)分了，他們共同占用同一塊內(nèi)存區(qū)。

　　常量存儲(chǔ)區(qū)，這是一塊比較特殊的存儲(chǔ)區(qū)，他們里面存放的是常量，不允許修改。

二.C語(yǔ)言中的中動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理方式

我們之前學(xué)過(guò)C語(yǔ)言中的中動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理方式，我們現(xiàn)在來(lái)回顧一下，malloc/calloc/realloc/free,也可以看之前的文章動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理-CSDN博客

區(qū)別：

malloc:這個(gè)函數(shù)就是像內(nèi)存申請(qǐng)一塊連續(xù)可用的空間，并且返回指向這塊空間的指針，所以我們運(yùn)用這個(gè)函數(shù)的時(shí)候必須要用一個(gè)指針去接收他，如果開(kāi)辟成功，他就會(huì)返回開(kāi)辟好的指針，如果開(kāi)辟失敗，就會(huì)返回一個(gè)空指針，因此它的返回值一定要做檢查。

calloc:這兩個(gè)函數(shù)實(shí)際上是一樣的，不管是他的初始化方式，還是他的功能都是與malloc函數(shù)是一樣的，但是唯一不同的是malloc函數(shù)開(kāi)辟的是隨機(jī)值calloc函數(shù)開(kāi)辟的空間會(huì)全部初始化把它們存放為0。

relloc:就是說(shuō)如果我之前用malloc函數(shù)開(kāi)辟的空間大小，如果我不滿意的話。我就可以用這個(gè)relloc函數(shù)來(lái)調(diào)整之前的空間大小。

缺點(diǎn)：C語(yǔ)言的這種動(dòng)態(tài)開(kāi)辟，他是一種函數(shù)的調(diào)用，函數(shù)調(diào)用就會(huì)有?？臻g的內(nèi)存變化。C語(yǔ)言內(nèi)存管理方式在C++中可以繼續(xù)使用，但有些地方就無(wú)能為力，而且使用起來(lái)比較麻煩，因 此C++又提出了自己的內(nèi)存管理方式：通過(guò)new和delete操作符進(jìn)行動(dòng)態(tài)內(nèi)存管

三.C++內(nèi)存管理方式

3.1內(nèi)置類型

int main()

{

// 動(dòng)態(tài)申請(qǐng)一個(gè)int類型的空間

int* ptr4 = new int;

// 動(dòng)態(tài)申請(qǐng)一個(gè)int類型的空間并初始化為10

int* ptr5 = new int(10);

// 動(dòng)態(tài)申請(qǐng)10個(gè)int類型的空間

int* ptr6 = new int[3];

delete ptr4;

delete ptr5;

delete[] ptr6;

return 0;

}

注意：申請(qǐng)和釋放單個(gè)元素的空間，使用new和delete操作符，申請(qǐng)和釋放連續(xù)的空間，使用 new[]和delete[]，注意：匹配起來(lái)使用。不然會(huì)報(bào)錯(cuò)。

3.2自定義類型

class A

{

public:

A(int a = 0)

: _a(a)

{

cout << "A():" << this << endl;

}

~A()

{

cout << "~A():" << this << endl;

}

private:

int _a;

};

int main()

{

A* p1 = (A*)malloc(sizeof(A));

A* p2 = new A(1);

free(p1);

delete p2;

return 0;

}

注意：new/delete 和 malloc/free最大區(qū)別是 new/delete對(duì)于【自定義類型】除了開(kāi)空間 還會(huì)調(diào)用構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)，內(nèi)置類型是幾乎是一樣的

四.operator new與operator delete函數(shù)

只要知道一點(diǎn)就是:new和delete是用戶進(jìn)行動(dòng)態(tài)內(nèi)存申請(qǐng)和釋放的操作符，operator new 和operator delete是 系統(tǒng)提供的全局函數(shù)，new在底層調(diào)用operator new全局函數(shù)來(lái)申請(qǐng)空間，delete在底層通過(guò) operator delete全局函數(shù)來(lái)釋放空間。

operator new：該函數(shù)實(shí)際通過(guò)malloc來(lái)申請(qǐng)空間，當(dāng)malloc申請(qǐng)空間成功時(shí)直接返回；申請(qǐng)空間失敗,嘗試執(zhí)行空間不足應(yīng)對(duì)措施，如果改應(yīng)對(duì)措施用戶設(shè)置了，則繼續(xù)申請(qǐng)，否則拋異常。

這個(gè)是源碼

void *__CRTDECL operator new(size_t size) _THROW1(_STD bad_alloc)

{

// try to allocate size bytes

void *p;

while ((p = malloc(size)) == 0)

if (_callnewh(size) == 0)

{

// report no memory

static const std::bad_alloc nomem;

_RAISE(nomem);

}

return (p);

}

void operator delete(void *pUserData)

{

_CrtMemBlockHeader * pHead;

RTCCALLBACK(_RTC_Free_hook, (pUserData, 0));

if (pUserData == NULL)

return;

_mlock(_HEAP_LOCK); /* block other threads */

__TRY

/* get a pointer to memory block header */

pHead = pHdr(pUserData);

/* verify block type */

_ASSERTE(_BLOCK_TYPE_IS_VALID(pHead->nBlockUse));

_free_dbg( pUserData, pHead->nBlockUse );

__FINALLY

_munlock(_HEAP_LOCK); /* release other threads */

__END_TRY_FINALLY

return;

}

/*

free的實(shí)現(xiàn)

*/

#define free(p) _free_dbg(p, _NORMAL_BLOCK)

通過(guò)上述兩個(gè)全局函數(shù)的實(shí)現(xiàn)知道，operator new 實(shí)際也是通過(guò)malloc來(lái)申請(qǐng)空間，如果 malloc申請(qǐng)空間成功就直接返回，否則執(zhí)行用戶提供的空間不足應(yīng)對(duì)措施，如果用戶提供該措施就繼續(xù)申請(qǐng)，否則就拋異常。operator delete 最終是通過(guò)free來(lái)釋放空間的。

五.malloc/free和new/delete的區(qū)別

malloc/free和new/delete的共同點(diǎn)是：

都是從堆上申請(qǐng)空間，并且需要用戶手動(dòng)釋放。

不同點(diǎn)是地方：

1. malloc和free是函數(shù)，new和delete是操作符

2. malloc申請(qǐng)的空間不會(huì)初始化，new可以初始化

3. malloc申請(qǐng)空間時(shí)，需要手動(dòng)計(jì)算空間大小并傳遞，new只需在其后跟上空間的類型即可， 如果是多個(gè)對(duì)象，[]中指定對(duì)象個(gè)數(shù)即可

4. malloc的返回值為void*, 在使用時(shí)必須強(qiáng)轉(zhuǎn)，new不需要，因?yàn)閚ew后跟的是空間的類型

5. malloc申請(qǐng)空間失敗時(shí)，返回的是NULL，因此使用時(shí)必須判空，new不需要，但是new需要捕獲異常

6. 申請(qǐng)自定義類型對(duì)象時(shí)，malloc/free只會(huì)開(kāi)辟空間，不會(huì)調(diào)用構(gòu)造函數(shù)與析構(gòu)函數(shù)，而new 在申請(qǐng)空間后會(huì)調(diào)用構(gòu)造函數(shù)完成對(duì)象的初始化，delete在釋放空間前會(huì)調(diào)用析構(gòu)函數(shù)完成空間中資源的清理釋放。

補(bǔ)：還有一個(gè)知識(shí)點(diǎn)就是定位new,是 C++ 提供的一種特殊的 new 運(yùn)算符，它允許在已經(jīng)分配的內(nèi)存地址上構(gòu)造對(duì)象。這個(gè)聯(lián)系內(nèi)存池在講解

總結(jié)

這次是對(duì)C++的內(nèi)存管理做了一個(gè)講解，下次開(kāi)始進(jìn)入string的學(xué)習(xí)

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