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c++中内存管理

时间:2024-08-10 17:57:37浏览次数:11  
标签:初始化 malloc 管理 int c++ 内存 new sizeof delete

一、内存划分

1、分区介绍

(1)栈

栈又称做堆栈,用于存储非静态局部变量、函数参数、返回值等,栈的空间是向下增长的。

(2)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。

(3)堆

堆用于程序运行时动态内存分配,堆是可以上增长的,我们的动态内存就是在堆上申请的。

(4)数据段

数据段中负责存储全局数据和静态数据。

(5)代码段

代码段中存储可执行的代码/只读常量。

(6)内核空间

内存中还存在内核空间,但我们普通用户代码无法读写。

2、图解

二、练习

A.栈         B.堆        C.数据段(静态区)          D.代码段(常量区)

globalVar在哪里?             C       全局变量

staticGlobalVar在哪里?    C       全局静态变量

staticVar在哪里?              C        局部静态变量

localVar在哪里?               A        局部变量

num1 在哪里?                  A        在栈上开辟了一个数组,存放1,2,3,4                

char2在哪里?                   A        常量区有abcd\0,在栈上创建字符数组char2[],abcd\0拷贝过去

*char2在哪里?                  A        解引用找到栈上的字符a

pChar3在哪里?                 A        这是指针,在栈上

*pChar3在哪里?                D        指针指向的时在常量区的a地址

ptr1在哪里?                       A        这是指针,在栈上

*ptr1在哪里?                      B        指向在堆上开辟的一段空间

sizeof(num1) =                    40        num1代表数组,大小是10 * 4

sizeof(char2) =         ​​​​​​​        ​​​​​​​   5          char2代表数组,sizeof包括\0,大小是5

strlen(char2) =                     4           strlen遇到\0结束,大小是4

sizeof(pChar3) =         ​​​​​​​        ​​​​​​​ 4 / 8   pChar3是指针

strlen(pChar3) =          ​​​​​​​         4       strlen遇到\0结束,大小是4 

sizeof(ptr1) =         ​​​​​​​        ​​​​​​​       4 / 8         ptr1是指针

sizeof 和 strlen 区别?

 strlen  仅用于计算以空字符结尾的字符串的长度,遇到\0停止。
 sizeof  用于获取任何类型或变量的内存大小。
 strlen  是函数,运行时函数调用, sizeof  是操作符,编译时替换。
使用  strlen  时,需要确保字符串以空字符结尾;而  sizeof  则不考虑这一点,它只是返回所需的内存大小。

三、c++的内存管理方式

1、回顾c语言

malloc:申请指定大小的空间,malloc申请的空间都是未初始化的。

calloc:将申请的空间初始化为 0

realloc:对已申请的空间进行扩容。

2、new / delete 基本操作

(1)开空间

//在堆上new一个int对象
int* p1 = new int;
//在堆上new一个int数组,存10个数
int* p2 = new int[10];

(2)初始化

//初始化int是10
int* p3 = new int(10);
//初始化数组前4个是1, 2, 3, 4,后面都是0
int* p4 = new int[10]{1, 2, 3, 4};

注意:初始化是(),创建数组是 []

3、new / delete 底层原理

(1)背景

c++之所以要抛弃malloc,free,使用new,delete,最主要的原因不是上述给内置类型开空间,而是对于c++常用的自定义类型,malloc,free无法很好的初始化,但是new,delete可以。

所以在new / delete底层调用了自定义类型的构造函数 / 析构函数。

(2)封装

operator new 是对malloc的封装,是一个全局函数,失败之后抛异常。

同理,delete也是如此,operator delete底层封装free

new是先malloc再构造

delete是先析构在free

(3)深入剖析

class A
{
public:
    A()
    {
        cout << "A()" << endl;
    }
    ~A()
    {
        cout << "~A()" << endl;
    }
private:
    int _a;
};



int main()
{

    A* ptr1 = new A;
    A* ptr2 = new A[10];
    return 0;
}

new[10]时如果自定义类型写了析构函数,就会额外开辟4个字节存储调用函数次数,以便delete[]知道要调用几次析构函数。

class A
{
public:
    A()
    {
        cout << "A()" << endl;
    }
    //~A()
    //{
    //    cout << "~A()" << endl;
    //}
private:
    int _a;
};



int main()
{

    A* ptr1 = new A;
    A* ptr2 = new A[10];
    return 0;
}

但是由于这次析构函数没有写,编译器优化之后调用delete就不会调用析构函数,导致申请的内存前面不会多出4字节。

所以delete[]作用不仅是调用析构函数,还要在必要时把指针偏移4字节释放new多开的空间。

4、显示调用构造函数和析构函数

在内存池项目中会提前申请一批内存空间,等需要时初始化使用。但是如何显示调用构造函数就是麻烦点,这里可以使用定位new.

//相当于new
A* p2 = (A*)operator new(sizeof(A));//operator new用法和malloc一样
new(p2)A();

//相当于delete
p2->~A();//可以显示调用析构函数
operator delete(p2);

5、malloc / free 和 new / delete 区别

malloc和free是函数,new和delete是操作符。

malloc申请的空间不会初始化,new可以初始化。

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。

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。

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。

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。

标签:初始化,malloc,管理,int,c++,内存,new,sizeof,delete
From: https://blog.csdn.net/qhy850716/article/details/141086786

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