【C++基础知识】C\C++内存管理


首先阅读代码思考问题:

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);
}

问题:

  1. 选择题:
    选项: A.栈 B.堆 C.数据段 D.代码段
    globalVar在哪里?____ staticGlobalVar在哪里?____
    staticVar在哪里?____ localVar在哪里?____
    num1 在哪里?____

char2在哪里?____ *char2在哪里?___
pChar3在哪里?____ *pChar3在哪里?____
ptr1在哪里?____ *ptr1在哪里?____
2>. 填空题:
sizeof(num1) = ____;
sizeof(char2) = ____; strlen(char2) = ____;
sizeof(pChar3) = ____; strlen(pChar3) = ____;
sizeof(ptr1) = ____;

答案:

1、CCCAA
ADADAB
2、40 5 4 4 4 4

C语言中的动态内存管理方式

malloc

void* malloc (size_t size);

这个函数向内存申请一块连续可用的空间返回指向这块空间的指针
​   ·如果开辟成功,则返回一个指向开辟好空间的指针。
​   ·如果开辟失败,则返回一个NULL指针,因此malloc的返回值一定要做检查。
​   ·返回值的类型是 void* ,所以malloc函数并不知道开辟空间的类型,具体在使用的时候使用者自己来决定。
​   ·如果参数 size 为0,malloc的行为是标准是未定义的,取决于编译器。

free

void free (void* ptr);

free函数是C语言中专门用做动态内存的释放和回收的:
​   ·如果参数 ptr 指向的空间不是动态开辟的,那free函数的行为是未定义的。
​   ·如果参数 ptr 是NULL指针,则函数什么事都不做。

calloc

void* calloc (size_t num,size_t size);

calloc函数的功能是:
​   ·为num个大小为size的数据开辟内存空间,并且把空间的每个字节初始化为0.
​   ·与malloc的区别只在于calloc会把申请的内存空间的每个字节初始化为0。

realloc

void* realloc (void * ptr,size_t size );

realloc的出现让动态内存管理更加灵活,realloc可以做到对动态开辟内存大小的调整:
·ptr是要调整的内存地址。
​   ·size是调整之后的新大小。
​   ·返回值指向调整之后的内存起始位置。
​   ·realloc在调整内存大小的基础上,还会将原内存中的数据移动到新的空间。
​   ·realloc在调整内存空间的是存在两种情况:
​   ·情况1:原有空间之后有足够大的空间,要扩展的内存就直接在原有内存之后追加空间,原空间的数据不发生变化;
​   ·情况2:原有空间之后没有足够多的空间时:在堆空间上另找一个合适大小连续内存空间来使用。这样函数会返回一个新的地址。

C++中的动态内存管理方式new和delete

阅读代码:

void Test()
{
    
    
 // 申请单个Test类型的对象
 Test* p1 = new Test;
 delete p1;
 
 // 申请10个Test类型的对象
 Test* p2 = new Test[10];
 delete[] p2; }
 
 //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。

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。

自定义类型

new的原理

  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
  3. 在空间上执行析构函数,完成对象中资源的清理工作
  4. 调用operator delete函数释放对象的空间new T[N]的原理
  5. 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
  6. 在申请的空间上执行N次构造函数
    delete[]的原理
  7. 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
  8. 调用operator delete[]释放空间,实际在operator delete[]中调用operator delete来释放空间

malloc/free和new/delete的区别

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。不同的地方是:

  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

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