您现在的位置是:首页 >其他 >【C,C++】内存管理new和delete网站首页其他
【C,C++】内存管理new和delete
内存管理
前言
在我C语言阶段的博客中也有一篇关于动态内存管理的博客,点进来的各位若感兴趣可以去看看:C语言-动态内存管理
点进来的各位应该会对这张图很熟悉:
如果看了我上一篇博客中Linux里面进程的虚拟地址的话,应该是对这个比较了解了。在我没有学Linux前,对这块还是比较模糊的,学了之后简直是上了一个台阶,各位若是感兴趣的话也可看看:Linux进程概念
正式开始
几道热身题
各位若是觉得自己关于指针这块掌握得比较扎实的话,先给几道题来检验检验。
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);
}
问题来了:
-
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?____ staticGlobalVar在哪里?____
staticVar在哪里?____ localVar在哪里?____
num1 在哪里?____char2在哪里?____ *char2在哪里?___
pChar3在哪里?____ *pChar3在哪里?____
ptr1在哪里?____ *ptr1在哪里?____ -
填空题:
sizeof(num1) = ____;
sizeof(char2) = ____; strlen(char2) = ____;
sizeof(pChar3) = ____; strlen(pChar3) = ____;
sizeof(ptr1) = ____;
答案:
都是比较基础的,这里大概过一下:
- 栈又叫堆栈–非静态局部变量/函数参数/返回值等等,栈是向下增长的。
- 堆用于程序运行时动态内存分配,堆是可以上增长的。
- 数据段–存储全局数据和静态数据。
- 代码段–可执行的代码/只读常量。
如果前面题对的不多,而且看了图还没懂,我建议把指针再好好学学(●’◡’●)。
C语言动态内存管理方式
简单回忆一下:
malloc / calloc / realloc / free
前三个是开的,free是放的。
malloc是光开辟,calloc是开辟并且初始化,realloc是追加空间。具体细节就不说了,都是C语言的时候学的。
看看这个:
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);
// 2.这里需要free(p2)吗?
free(p3);
}
就说这么多,如果不清楚的话看看我最开始给的那篇博客。
C++内存管理
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。
new/delete操作内置类型
int main()
{
//C语言开单个int
int* p1 = (int*)malloc(sizeof(int));
if (p1 == NULL)
{
perror("malloc fail");
exit(-1);
}
//C++开单个int
int* p2 = new int;
//C语言开4个int的数组
int* p3 = (int*)malloc(sizeof(int) * 4);
if (p3 == NULL)
{
perror("malloc fail");
exit(-1);
}
//C++开4个int的数组
int* p4 = new int[4];
//C语言释放
free(p1);
//C++释放
delete p2;
//C语言释放
free(p3);
//C++释放
delete[] p4;
return 0;
}
根据上面的代码就能看出来,C++要便捷不少。
如果在加上对于定义的数据初始化,C++会更简单:
注意一点:new[]用{}来初始化在C++11有效,C++98不支持。
对于内置类型而言:new / delete 和 malloc / free 没有本质上的区别,只有用法上的区别,new和delete用法稍微简化了一下。
但是对于自定义类型就不一样了。
new和delete对于内置类型
A类定义如下:
class A
{
public:
A(int a = 0)
: _a(a)
{
cout << "A():" << this << endl;
}
~A()
{
cout << "~A():" << this << endl;
}
private:
int _a;
};
new之后,会自动调用内置类型的默认构造函数来对类对象中数据进行初始化。
delete的时候会先自动调用内置类型的析构函数来先清理类对象中的数据,然后再释放类对象。
但是malloc和free不会调用。
结论:new/delete 是为自定义类型准备的。
不仅在堆申请出来,还会调用构造和析构初始化和清理。
new和delete还可以对内置类型开辟数组:
多出来的也是赋值为0。
还可以这样写:
注意:new/delete 和 new[]/delete[] 一定要配套使用,不然可能出现问题。尤其是对于内置类型。
给个例子:
new开辟失败
new开辟空间失败的时候是抛异常,至于什么是抛异常得到后面继承和多态再讲了,这里讲不了。反正记住new不需要再像malloc一样开辟完空间再用 if 判断一下指针是否为空了。
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。
来看一下反汇编:
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。
关于operator new函数:
关于operator delete函数:
上面的_free_dbg其实就是free
通过上述两个全局函数的实现知道,operator new 实际也是通过malloc来申请空间,如果malloc申请空间成功就直接返回,否则执行用户提供的空间不足应对措施,如果用户提供该措施就继续申请,否则就抛异常。operator delete 最终是通过free来释放空间的。
new和delete的实现原理
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。
自定义类型
new的原理
- 调用operator new函数申请空间
- 在申请的空间上执行构造函数,完成对象的构造
delete的原理
- 在空间上执行析构函数,完成对象中资源的清理工作
- 调用operator delete函数释放对象的空间
new T[N]的原理
- 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
- 在申请的空间上执行N次构造函数
delete[]的原理
- 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
- 调用operator delete[]释放空间,实际在operator delete[]中调用operator delete来释放空间
定位new表达式
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。
当我们用malloc生成了一个内置类型,但是我们没有对其进行初始化,这时候若类的成员函数是私有的,我们是无法调用构造函数来进行初始化的,想要初始化的话就得用定位new来实现。
例如:
或者下面这样:
能看到这个场景非常鸡肋,但是别的场景也讲不了,只能用这个了,定位new现阶段了解一下就行,知道咋用就ok。
面试常考: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:
- 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
到此结束。。。