您现在的位置是:首页 >技术交流 >C/C++的内存管理网站首页技术交流

C/C++的内存管理

杰信步迈入C++之路 2024-06-15 06:01:02
简介C/C++的内存管理

1.C/C++的内存分布

在这里插入图片描述
【说明】

  1. 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。
  2. 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,作进程间通信。
  3. 堆用于程序运行时动态内存分配,堆是可以上增长的。
  4. 数据段–存储全局数据和静态数据
  5. 代码段–可执行的代码/只读常量

2.C语言的动态内存管理方式:malloc/calloc/realloc/free

malloc:申请空间不初始化
calloc:申请空间并初始化成0
realloc:用来扩大或缩小申请的内存空间
free:释放动态内存申请的空间,防止内存泄漏

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

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
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

在这里插入图片描述
注意:在申请自定义类型的空间时,new会调用构造函数,delete会调用析构函数,而malloc与free不会。

4.operator new与operator delete函数

4.1 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。
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
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。

5.new和delete的实现原理

5.1. 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。

5.2.自定义类型

  • new实现原理
    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

6.定位new表达式(placement-new)

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

使用场景:
定位new表达式在实际中一般是配合内存池使用。因为内存池分配出的内存没有初始化,所以如果是自定义类型的对象,需要使用new的定义表达式进行显示调构造函数进行初始化。
在这里插入图片描述

7. 常见面试题

7.1. malloc/free和new/delete的区别

在这里插入图片描述

风语者!平时喜欢研究各种技术,目前在从事后端开发工作,热爱生活、热爱工作。