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。
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