【C++】内存管理

内存区域划分的各个区域

下列是我们经常遇到需要申请内存空间的代码

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";
	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);
}

说明

1. 栈又叫堆栈，用于存储非静态局部变量/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内存，做进程1间通信。
3. 堆用于存储运行时 动态内存分配 ，堆是向上增长的。
4. 数据段又叫静态区，用于存储全局数据和静态数据。
5. 代码段又叫常量区，用于存放可执行的代码和只读常量。

为什么栈向下生长，堆向上生长？ 在内存开辟空间的时候，在栈区开辟空间时，先开辟的空间地址高，在堆区先开辟的空间地址低

在下面的代码实例中： 变量a和b实在栈区开空间，先开辟的空间地址高，所以a的地址比b高 指针c和指针d在堆区开空间，因为堆是向上生长，指针a比指针b的空间地址低

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
	//栈区开辟空间，先开辟的空间地址高
	int a = 10;
	int b = 20;
	cout << &a << endl;
	cout << &b << endl;

	//堆区开辟空间，先开辟的空间地址低
	int* c = (int*)malloc(sizeof(int)* 10);
	int* d = (int*)malloc(sizeof(int)* 10);
	cout << c << endl;
	cout << d << endl;
	return 0;
}

注意：在堆区开辟空间，后开辟的空间地址不一定比先开辟的空间地址高。因为在堆区，后开辟的空间也有可能位于前面某一被释放的空间位置

new和delete操作内置类型

//动态申请单个int类型的空间
	int*p=new int//申请
	delete p1;

其作用等价于：

动态申请单个int类型的空间
int *p2=(int *)malloc(sizeof(int))
free(p2);

动态申请多个某类型的空间

动态申请10个int类型的空间
int *p3=new int[10];
delete[]p3;

动态申请单个某个类型的空间并初始化

int*p=new int(10);
delete p5;

动态申请某个类型的空间并初始化

int*p7=new int[10]{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};
delete[] p7;

注意：申请和释放单个空间，使用new和delete操作符，申请和释放连续的空间，使用new[]和delete[]

动态申请单个类的空间

Test* p1 = new Test; //申请 delete p1; //销毁

动态申请多个类的空间 用new和delete操作符

Test* p 3=new Test[10]
delete[] p3

operator new和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和delete在底层是通过调用全局函数operator new和operator delete来申请和释放空间的。  operator new和operator delete的用法和malloc和free的用法完全一样，其功能都是在堆上申请和释放空间。

 int* p1 = (int*)operator new(sizeof(int)* 10); //申请 operator delete(p1); //销毁

实际上，operator new的底层是通过调用malloc函数来申请空间的，当malloc申请空间成功时直接返回；若申请空间失败，则尝试执行空间不足的应对措施，如果该应对措施用户设置了，则继续申请，否则抛异常。而operator delete的底层是通过调用free函数来释放空间的。

定位new和表达式

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

常见面试题

malloc/free和new/delete的区别？

共同点 都是在堆上申请空间，需要手动释放

不同点

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申请的空间会初始化。  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。  4、malloc的返回值是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，不会调用构造函数和析构函数，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。

内存泄露

内存泄露：

内存泄漏是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。

内存泄露的危害：

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。

void MemoryLeaks()
{
	// 1.内存申请了忘记释放
	int* p1 = (int*)malloc(sizeof(int));
	int* p2 = new int;

	// 2.异常安全问题
	int* p3 = new int[10];
	Func(); // 这里Func函数抛异常导致 delete[] p3未执行，p3没被释放.
	delete[] p3;
}

如何在堆上申请4g的内存

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
	//0xffffffff转换为十进制就是4G
	void* p = malloc(0xfffffffful);
	cout << p << endl;
	return 0;
}