C++---动态内存管理

C/C++内存分布
在这里插入图片描述
栈：存储非静态局部变量、函数参数、返回值。
内存映射段：动态库。
堆：程序运行时动态内存分配。
数据段：存储全局变量、静态数据。
代码段：可执行代码，只读常量。

C语言中动态内存管理

malloc函数
void* malloc(size_t number)
在堆中动态申请一块长度为numbre个字节的连续区域，返回该区域的首地址，但是返回类型为void* ，在使用时需要对其进行类型转换，并且该块区域没有进行初始化，如果想对其进行整体初始化，可以结合memset函数对其进行初始化操作。
void memeset(void* buf,int c,int count) ,buff为该区域的首地址，c为初始化的值，count为区域的大小。
注意 malloc申请空间时，有可能会失败，所以在使用malloc申请出来的空间，需要对其进行判空操作。
calloc函数
void* calloc(size_t number,size_t size)
number为申请空间的元素个数，size为每个元素大小，用calloc申请空间的总大小为number*size。
calloc在申请空间时，默认对其区域进行初始化操作，默认初始化的值为0。

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注意 calloc申请空间时，有可能会失败，所以在使用calloc申请出来的空间，需要对其进行判空操作。
realloc函数
void* realloc(void* buff,size_t new_size)
realloc对malloc申请的空间调整其大小，buff为空间的首地址，new_size为将原空间大小调整到。new_size可以比原空间大，也可以比原空间小。
注意 realloc申请空间时，有可能会失败，所以在使用realloc申请出来的空间，需要对其进行判空操作。
malloc/calloc/realloc区别
malloca函数对申请到的空间不能进行初始化，calloc会对申请的空间同时进行初始化。calloc会将指针类型初始化为空指针，数据类型初始化为0。realloc如果对内存缩小，缩小的一部分数据会丢失，当其对内存扩大时，编译器会先在其原本内存的后面进行扩展，如果位置不足，则会重新开辟一块内存空间，最终进行数据的搬移，返回的指针很可能是一个新的地址。
不论是用上面哪个函数申请空间，申请的空间都用free释放。void free(void* buff)，buff为申请空间的首地址。用free释放完空间后，需要手动将原空间的首地址赋值为NULL，避免出现野指针。

C++内存管理操作

new / delete 申请内置类型

void TestFunc()
{
    
    
	int* p1 = new int; //申请int类型的空间;
	int* p2 = new int(3); //申请一个int类型的空间并对其初始化为3;
	int* p3 = new int[3]; //申请3个int类型的空间，相当于申请int类型的数组
}

申请自定义类型

class Date
{
    
    
public:
	Date()
	{
    
    	
		cout<<"Date()构造函数"<<endl;
	}
	~Date()
	{
    
    
		cout<<"~Date()析构函数"<<endl;
	}
private: 
	int d;
};
void TestFunc()
{
    
    
	//malloc申请1个自定义类型的空间
	Date* p1 = (Date*)malloc(sizeof(Date));
	free(p1);
	//new申请一个自定义类型的空间
	Date* p2 = new Date;
	delete p2;
}

在这里插入图片描述
在申请空间上忙new申请的空间会调用构造函数，malloc只会申请出一个空间，delete会调用析构函数，free不会。

注意：在申请空间与释放空间时，new与delete，malloc与free必须成对出现。否则会出现错误。

new[]/delete[]

new[]同时申请多个空间，delete[]同时对多个空间进行释放。

int* p1 = new int[10]; //申请10个int型空间
delete[] p1;
Date* p2 = new Date[10]; //申请10个自定义类型空间
delete[] p2;

new底层实现原理

new申请空间会进行两步操作，第一步是申请空间，第二步为调用构造函数进行初始化操作。

第一步：申请空间，底层代码

void* operator new(size_t size)
{
    
    
	//底层调用malloc函数循环申请空间
	malloc循环申请空间；
	if(申请失败)
		提供空间不足的措施；
	else
		直接退出；
}

第二步：调用构造函数完成初始化操作。

delete底层原理

void operator delete()。
第一步调用析构函数，释放对象中的资源
在释放对象资源结束前最后一句，调用free()函数，释放对象空间。

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。

new[ ]底层原理

void* operator new[](size_t size) 内部调用void* operator new(size_t size)函数。
调用operator new[]函数，在operator new[]中实际调用operator new函数完成对多个对象空间的申请。
在申请空间上执行多次构造函数。

delete[ ]底层原理

void operator delete[]
调用多次析构函数，完成多个对象的资源清理工作。
执行operator delete[]释放空间，实际上是调用operator delete函数来释放空间。

C++---动态内存管理

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