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1 C/C++内存分布2 C语言中动态内存管理方式 :3 C++内存管理方式3.1 new/delete操作内置类型3.2 new和delete操作自定义类型 4 operator new与operator delete4.1 operator new与operator delete函数 5 new和delete的实现原理5.1 内置类型5.2 自定义类型 6 malloc/free和new/delete的区别
1 C/C++内存分布
在C/C++程序中,内存通常分为以下几个区域 :
1 代码段:
用于存放程序的机器指令,即编译后的代码。代码段是只读的,防止程序在运行时修改自身指令。2 数据段 :
包含已经初始化的全局变量和静态变量,这些变量在程序运行期间一直存在分为两个区一个是.data区域用于存放已经初始化的全局变量和静态变量,另一个是.bss区域,用于存放未初始化的全局变量和静态变量并将它们初始化为0.3 堆区:
用于动态内存分配,程序运行时可以通过malloc、calloc、new来分配内存,使用free、delete来释放内存堆的内存管理有程序员手动执行,管理不当容易造成内存泄漏。4 栈区 :
用于存放函数调用时的临时数据,局部变量,返回地址和函数参数等
栈的内存都是自动分配和释放的,随着函数的进入和退出,局部变量会自动分配释放。
5 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内存,做进程间通信。
2 C语言中动态内存管理方式 :
void Test02(){int* p1 = (int*)malloc(sizeof(int) * 2);int* p2 = (int*)realloc(p1, 4);int* p3 = (int*)calloc(4, sizeof(int));}
3 C++内存管理方式
3.1 new/delete操作内置类型
void Test03(){//动态申请一个int类型的空间int* p1 = new int;//动态申请一个int类型的空间,初始化为10int* p2 = new int(10);//动态申请10个int类型的空间int* p3 = new int[10];delete p1;delete p2;delete[] p3;}
申请和释放一块空间使用new和delete,申请和释放一段连续的空间就需要使用new[]和delete[]搭配使用
3.2 new和delete操作自定义类型
int main(){//new/delete 和 malloc/free的最大的区别就是new/delete会自动调用自定义类型的构造函数和析构函数A* p1 = (A*)malloc(sizeof(A));A* p2 = new A(1);free(p1);p1 = nullptr;delete p2;return 0;}
运行结果 :
我们可以看到new和delete自动调用了A类型的构造函数和析构函数。
4 operator new与operator delete
4.1 operator new与operator delete函数
new和delete是用户进行动态申请的操作符,operator new与operator delete是系统提供的全局函数,new在底层通过调用operator new来动态分配空间,delete在底层通过调用operator delete来动态分配空间,
/* operator new:该函数实际通过malloc来申请空间,当malloc申请空间成功时直接返回;申请空间失败,尝试执行空间不足应对措施,如果改应对措施用户设置了,则继续申请,否则抛异常。*/ 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 // 如果申请内存失败了,这里会抛出bad_alloc 类型异常static const std::bad_alloc nomem; _RAISE(nomem); } return (p); }/* operator delete: 该函数最终是通过free来释放空间的*/ 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的实现*/ #define free(p) _free_dbg(p, _NORMAL_BLOCK)
5 new和delete的实现原理
5.1 内置类型
如果申请的空间是一个空间那么new和delete以及malloc和free基本上没有区别,不同的地方是new/delete分配和释放的是单个元素的空间,而new[]和delete[]分配和释放的是一段连续的空间,如果new的时候失败了会抛异常,malloc失败了会返回NULL。
5.2 自定义类型
new的原理
1 调用operator new函数申请空间
2 在申请的空间上调用构造函数,完成对象的构造
delete的原理
1 在空间上执行析构函数,完成对象中的资源清理工作
2 调用operator delete 函数释放对象的空间
new[]的原理
1 调用operator new[]函数,在operator new[]函数中调用N次operator new函数来完成对象空间的申请。
2 在申请的空间上调用N次构造函数
delete[]的原理
1 在空间上执行N次析构函数,完成N个对象中的资源清理工作
2 调用operator delete[]函数释放空间,实际在operator delete[]中调用N次operator delete函数来释放空间
6 malloc/free和new/delete的区别
他们的共同点:都要在堆上开辟空间,并且都需要用户手动释放
不同点 :