【C++】绘制内存管理的地图

风中的云彩

发布于 2024-11-21 18:24:24

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文章被收录于专栏：C/C++的自学之路

生活是属于每个人自己的感受，不属于任何人的看法。

前言

这是我自己学习C++的第二篇博客总结。后期我会继续把C++学习笔记开源至博客上。 上一期笔记是关于C++的类与对象础知识，没看的同学可以过去看看： 【C++】面向对象编程的艺术之旅-CSDN博客

https://blog.csdn.net/hsy1603914691/article/details/143213525?spm=1001.2014.3001.5501

C/C++的内存分布

1. 栈----存放非静态局部变量、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，做进程间通信。 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--存放可执行的代码和只读常量。

C语言中动态内存管理方式

1. malloc、calloc、realloc 三个扩容函数。 2. malloc、calloc 是向内存申请空间进行开辟，而 calloc 开辟完空间之后，会把开辟出的空间自动赋值为 0 。 3. realloc 是向内存申请空间进行增容，是基于一个空间地址之后继续进行扩容。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
int main()
{
	int* p1 = (int*)malloc(4 * sizeof(int));//一个参数
	int* p2 = (int*)calloc(4 , sizeof(int));//两个参数
	int* p3 = (int*)realloc(p2, sizeof(int) * 4);//两个参数
	free(p1);
	free(p3);
	return 0;
}

C++中动态内存管理方式

1. 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

1. 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[ ] 。 2. 如果申请的是内置类型的空间，new 和 malloc ，delete 和 free 基本类似。但是 new 在申请空间失败时会抛异常，而 malloc 则会返回NULL。

void Test()
{
	// 动态申请一个int类型的空间
	int* ptr4 = new int;
	// 动态申请一个int类型的空间并初始化为10
	int* ptr5 = new int(10);
	// 动态申请5个int类型的空间
	int* ptr6 = new int[5];
	int* ptr7 = new int[5] {1, 2, 3, 4, 5};
	delete ptr4;
	delete ptr5;
	delete[] ptr6;
	delete[] ptr7;
}

new和delete操作自定义类型

1. new、delete 和 malloc、free 最大区别是：new、delete 对于自定义类型除了开辟空间、释放空间外，还会调用构造函数和析构函数。 2. 在申请自定义类型的空间时，new会先调用 operator new 函数，再调用构造函数；delete会先调用 operator delete 函数，再调用析构函数。而 malloc 与 free 则不会这么做。 3. new A[N] 本质上是调用 operator new[ ] 函数。在 operator new[ ] 函数中实际调用 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。 4. delete [ ] 本质上是调用 operator delete [ ] 函数。在 operator delete [ ] 函数中实际调用 operator delete 函数完成 N 个对象空间的申请，在释放的对象空间上调用 N 次析构函数，完成 N 个对象中资源的清理。

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

int main()
{
	// new、delete 和 malloc、free最大区别是：new、delete对于自定义类型除了开空间还会调用构造函数和析构函数
	A* p1 = (A*)malloc(sizeof(A));
	A* p2 = new A(1);
	free(p1);
	delete p2;
	// 内置类型是几乎是一样的
	int* p3 = (int*)malloc(sizeof(int));
	int* p4 = new int;
	free(p3);
	delete p4;
	A* p5 = (A*)malloc(sizeof(A) * 10);
	A* p6 = new A[10];
	free(p5);
	delete[] p6;
	return 0;
}

operator new与operator delete

1. 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。 2. 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，如果用户没有提供该措施，那么就抛异常。 3. operator delete 最终是通过 free 来释放空间的。

class A
{
public:
	A(int a = 0)
		: _a(a)
	{
		cout << "A():" << this << endl;
	}
	~A()
	{
		cout << "~A():" << this << endl;
	}
private:
	int _a;
};
int main()
{
	A* p1 = new A(1);//new操作符：先调用 operator new 函数，再调用构造函数。
	delete p1;//delete操作符：先调用 operator delete 函数，再调用析构函数。
	return 0;
}

class A
{
public:
	A(int a = 0)
		: _a(a)
	{
		cout << "A():" << this << endl;
	}
	~A()
	{
		cout << "~A():" << this << endl;
	}
private:
	int _a;
};
int main()
{
	A* p1 = new A(1);
	A* p2 = new A;
	A* p3 = new A[5];
	A* p4 = new A[5]{ 1,2,3,4,5 };
	delete p1;
	delete p2;
	delete[] p3;
	delete[] p4;
	return 0;
}

malloc、free和new、delete的区别

相同点： 1. 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： 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释放。