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【C/C++内存管理】

时间:2024-10-11 10:19:49浏览次数:9  
标签:malloc 管理 int C++ 内存 new sizeof delete

【知识预告】

  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
  4. new和delete的实现原理
  5. 常见面试题
  6. 内存泄漏

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?【数据段(静态区)】 staticGlobalVar在哪里? 【数据段(静态区)】

staticVar在哪里?【数据段(静态区)】 localVar在哪里?栈

num1 在哪里?栈

char2在哪里?栈 *char2在哪里?栈

pChar3在哪里?栈 *pChar3在哪里?代码段(常量区)

ptr1在哪里?栈 *ptr1在哪里?堆

  1. 填空题:

sizeof(num1) = 40;

sizeof(char2) = 5; strlen(char2) = 4;

sizeof(pChar3) = 4或者8; strlen(pChar3) = 4;

sizeof(ptr1) = 4或者8;

2 C语言中动态内存管理方式:malloc/calloc/realloc/free

void Test()
{
	int* p1 = (int*)malloc(sizeof(int));
	free(p1);
	
	// 1.malloc/calloc/realloc的区别是什么?
	int* p2 = (int*)calloc(4, sizeof(int));
	int* p3 = (int*)realloc(p2, sizeof(int) * 10);
	
	// 这里需要free(p2)吗?    不需要
	free(p3);
}

3 C++内存管理方式

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。

3.1 new/delete操作内置类型

int main()
{
	// C++兼容C,malloc是C语言的那一套
	int* p2 = (int*)malloc(sizeof(int));

	// 自动计算大小,不需要强转,不会初始化
	int* p3 = new int;

	int* p4 = (int*)malloc(sizeof(int) * 10);
	int* p5 = new int[10];

	free(p2);
	free(p4);

	delete p3;
	delete[] p5;

	// 额外支持开空间+初始化
	int* p6 = new int(10);
	int* p7 = new int[10] {1, 2, 3};
	int* p8 = new int[10] {};

	return 0;
}

注意:申请和释放单个元素的空间,使用new和delete操作符,申请和释放连续的空间,使用new[]和delete[],注意:匹配起来使用。

3.2 new和delete操作自定义类型

class A
{
public:
	A(int a = 0)
		: _a(a)
	{
		cout << "A():" << this << endl;
	}
	~A()
	{
		cout << "~A():" << this << endl;
	}
private:
	int _a;
};

int main()
{
	// malloc没办法很好的支持动态申请的自定义对象初始化
	// A* p1 = (A*)malloc(sizeof(A));

	// 自定义类型,开空间+调用构造函数初始化
	A* p2 = new A;
	A* p3 = new A(3);

	// 自定义类型,调用析构函数+释放空间
	delete p2;
	delete p3;

	A* p4 = new A[10];
	delete[] p4;

	A aa1(1);
	A aa2(2);
	A* p5 = new A[10]{ aa1,aa2 };
	delete[] p5;

	A* p6 = new A[10]{ A(1),A(2) };
	delete[] p6;
	return 0;
}

现在用new去创建一个列表就很舒服了!!!

struct ListNode
{
	ListNode* _next;
	int _val;

	ListNode(int val = 0)
		:_val(0)
		,_next(nullptr)
	{}
};

int main()
{
	ListNode* n1 = new ListNode(1);
	ListNode* n2 = new ListNode(2);
	ListNode* n3 = new ListNode(3);
	ListNode* n4 = new ListNode(4);
	ListNode* n5 = new ListNode(5);

	n1->_next = n2;
	n2->_next = n3;
	n3->_next = n4;
	n4->_next = n5;

	// ...
	return 0;
}

4 new和delete的实现原理

4.1 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

4.2 自定义类型

  • 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
  • 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
  • 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
  • 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

5 常见面试题: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

为什么要有new了?
1、简化用法
2、解决动态申请的自定义对象初始化问题

6 什么是内存泄漏,内存泄漏的危害

什么是内存泄漏:内存泄漏指因为疏忽或错误造成程序未能释放已经不再使用的内存的情况。内存泄漏并不是指内存在物理上的消失,而是应用程序分配某段内存后,因为设计错误,失去了对该段内存的控制,因而造成了内存的浪费。

内存泄漏的危害:长期运行的程序出现内存泄漏,影响很大,如操作系统、后台服务等等,出现内存泄漏会导致响应越来越慢,最终卡死。

标签:malloc,管理,int,C++,内存,new,sizeof,delete
From: https://blog.csdn.net/double__main__/article/details/142754055

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