C++ --c/c++内存管理

一,目录

1,c/c++的内存分布
2,C语言中的动态内存管理方式
3,C++内存管理方式
4,定位new的表达式(place-new)
5,malloc/free和new/delete的区别

二,正文部分

1,c/c++的内存分布
在这里插入图片描述
2,C语言中的动态内存管理方式

malloc , calloc , realloc的区别:

相同点:
1,都在stdlib.h函数库中
2,它们的返回值都是请求系统分配的地址,如果申请失败就返回NULL
3,都是在堆上开辟空间
4,都必须通过free()函数释放
不同点:
1,函数malloc不能初始化所分配的内存空间 ,函数calloc()会将所分配的内存空间中的每一位都初始化为0
2,malloc和calloc都是动态分配内存空间,而realloc则是对给定的指针所指向的内存空间进行扩大或缩小,而且 realloc不能保证调整后的内存空间和原来的内存空间保持同一内存地址

3,C++内存管理方式

一,通过new和delete操作符进行动态内存管理:
(1)申请和释放单个元素的空间,使用new和delete操作符
(2)申请和释放连续的空间,使用new[]和delete[]
(3)操作符需要匹配使用,如果不匹配使用,对内置类型无影响,但对自定义类型,只要涉及[],程序一定奔溃。

二,new和delete是实现原理
内置类型:在申请内置类型空间时,malloc和new,delete和free基本类似,不同的地方是:
1,new和delete申请释放单个元素,而new[]和delete[]申请释放连续的空间
2,new在申请空间失败是会抛出异常,malloc会返回NULL

自定义类型

(1)new申请空间原理:
1,调用operator new来申请内存空间(在底层通过operator new来申请空间,而operator new全局函数的实质是通过malloc函数来循环申请空间,如果申请成功就直接返回,如果申请失败就应该是内存空间不足,需要采取应对内存空间不足的措施,如果还是申请失败就抛出bad_alloc类型异常)
2,调用构造函数完成对象的初始化
(2)delete释放空间原理
1,在空间上执行析构函数,完成对对象资源的清理工作
2,调用operator delete函数释放对象的空间(在底层通过operator delete函数来释放空间,该函数的实质是通过free来释放空间)
(3)new T[N]申请空间原理
1,调用operator new[] 函数完成对N个对象空间的申请(operator new[]函数实际是通过operator new函数来完成的)
2,在申请的空间上执行N次构造函数
(4)delete[ ]释放空间原理
1,在释放的对象空间上执行N次析构函数,完成N各对象中的资源清理
2,调用operator delete[]释放空间(实际operator delete[] 函数通过调用operator delete函数实现的)

4,定位new的表达式(place-new)

概念: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 place_address必须是一个指针
使用场景:定位new表达式一般在实际中是配合内存池使用,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条构造函数进行初始化

5,malloc/free和new/delete的区别

相同点:都是从堆上申请空间,并且需要用户手动释放
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
  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
  7. 析构函数中不能用delete是否本类型空间,会导致无限递归,而free可以

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