C++内存管理

内存管理

• • 1、C/C++内存分布
  • 2、C++动态内存管理方式
  • • 2.1 new和delete
    • 2.2 operator new与operator delete函数
    • 2.3 定位new
  • 3、附录
  • • 3.1 malloc/free和new/delete的区别

1、C/C++内存分布

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);
}

1. 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？C__ static GlobalVar在哪里？C
   static Var在哪里？C localVar在哪里？A
   num1 在哪里？A

   char2在哪里？A *char2在哪里？A
   pChar3_A__ *pChar3在哪里？D
   ptr1在哪里？A__ *ptr1在哪里？B__

2. 填空题：
   sizeof(num1) = 40;
   sizeof(char2) = 5; strlen(char2) = 4;
   sizeof(pChar3) = 4/8; strlen(pChar3) = 4;
   sizeof(ptr1) = 4/8;
   

2、C++动态内存管理方式

2.1 new和delete

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。
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。
可以说new和delete就是为了自定义对象出现。

1. 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
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函数释放对象的空间
3. 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
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

malloc 和 free 、new 和 delete 要匹配使用！！！！
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.
如果我们进行资源分配后，没有调用析构函数，释放空间（堆上自己开辟的空间），就会造成资源泄露。

结论：malloc和new 有底层实现机制的关联交叉，不匹配使用，可能有问题，可能没问题，建议一定匹配使用

C语言和C++内存管理是一致的，但是动态内存管理（堆上面的）只能满足C语言，满足不了C++，所以C++搞了自己的一套，即 new 和 delete。

int main()
{
	//int* p = new int;//不会初始化
	int* p1 = new int(10);//会初始化
	int* p2 = new int[10];//申请10个int的 数组
	int* p3 = new int[10]{ 1,2,3,4 };//申请10个int的数组，并初始化为1，2，3，4

	delete p1;
	delete[] p2;
	delete[] p3;
	return 0;
}

2.2 operator new与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。

他们俩是系统提供的全局函数，不是函数重载。
其实底层也是用malloc和free来实现的，但是出错机制不同，malloc失败是返回nullptr，而new失败是抛异常。

operator new 底层是对 malloc失败进行封装，让他申请空间失败后抛异常

	//申请空间  operator new->封装malloc，失败抛异常
	//调用构造函数
	A* p2 = new A(1);
	//先调用析构函数
	//再释放p2指向的空间
	delete p2;

operator new[ ] 其实就是多了一层路径，operator new [ ] 再去调用operator new。只是为了与operator new 配对

	//申请空间 operator new[] -> operator new -> 封装malloc
	//申请10次构造函数
	A* p6 = new A[10];
	//先调 10次析构函数
	//在operator delete[] p6指向的空间。全部释放
	delete[] p6;

2.3 定位new

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 (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

int main()
{
	A aa;
	A* p1 = (A*)malloc(sizeof(A));
	if (p1 == nullptr)
	{
		perror("malloc fail");
	}
	// 对一块已有的空间初始化 -- 定义new
	//new(p1)A;
	new(p1)A(1);//初始化为1

	p1->~A();
	free(p1);
	
	return 0;
}

3、附录

3.1 malloc/free和new/delete的区别

malloc/free和new/delete的共同点是：都是从堆上申请空间，并且需要用户手动释放。不同的地 方是：

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，而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