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内存分区
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内存图
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内存四区
栈区
- 作用：保存局部变量、函数调用参数等
- 生命周期：只在函数范围内存在，当函数运行结束时自动销毁
堆区
- 作用：保存new的对象
- 生命周期：遇见delete结束，如果没有主动调用delete则在程序结束后由OS自动回收
PS：
堆区与自由存储区是有区别的，二者并不等价，堆是操作系统维护的一块实际物理内存，是一个物理概念
而自由存储区是C++中通过new/delete动态分配和释放对象的存储区，是一个逻辑概念
数据区
通常又分为全局区（静态区）和 常量区
全局区（静态区）
- 作用：存放全局变量和static静态变量，已经初始化的在.data区域，未初始化的在.bss区域
- 生命周期：程序结束后由OS释放
常量区
- 作用：存放不可修改的常量
- 生命周期：程序结束后由OS释放
代码区
- 作用：存放程序执行代码
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堆与栈的区别
| 堆 | 栈 | |
| 管理方式 | 人为管理 | 自动管理 |
| 分配方式 | 人为分配，速度慢 | 系统分配，速度快 |
| 空间大小 | 一般为4GB | 一般为1MB |
| 内存碎片 | 堆由于new/delete分配空间不连续，会产生碎片 |
栈的地址空间是连续的，不会产生碎片 |
| 生长方向 | 堆向高地址扩展 | 栈向低地址扩展 |
| 分配效率 | 堆由函数库提供，按照一定算法在堆内存中搜索足够大小的空间，如果没有足够大小的空间，可能调用系统功能增加程序数据段的内存空间，效率较低 |
栈有专门的寄存器和指令存放栈地址以及操作栈区，效率高 |
| 适用情况 | 堆需要自己管理，易出错，效率低，但灵活，空间大 |
栈方便管理，效率很高，但不灵活，空间小 |
动态内存管理
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malloc、calloc、realloc
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new/delete
new/delete本质上其实就是对malloc/free进行的封装
new：先调用operator new分配空间，再调用构造函数初始化
delete：先调用析构函数清理对象，再调用operator delete释放空间
new[]：先调用operator new分配空间，再调用n次构造函数初始化对象
delete[]：先调用n次析构函数清理对象，再调用operator delete释放空间
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new和malloc的区别
| C | C++ |
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| 性质 | malloc/free是函数 | new/delete是操作符 |
| 初始化 | malloc不可以初始化 | new可以初始化 |
| 开辟空间的位置 |
malloc开辟的空间在堆区 | new开辟的空间在自由存储区 |
| 开辟空间的大小 | malloc开辟空间时需要指定空间大小 | new开辟空间时只需要类型名，由编译器自己计算大小 |
| 成功返回值 | malloc申请成功返回void*型空间，需要使用时强转成其他类型，失败返回NULL | new申请成功返回对象指针，失败则抛出异常 |
| 扩容 | malloc开辟的空间如果不够用，可以使用realloc扩容 | new没有直接的扩容方式 |
| 是否调用构造/析构 | new在申请空间时，先调用malloc开辟空间，再调用构造函数进行初始化，在delete时会先调用析构函数清理对象，然后调用free释放空间 | |
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智能指针
如需进一步了解，请移步至我的另一篇文章
内存对齐
what
在32位系统中，int占4字节，char占1字节，将它们储存在一个结构体中，应该占用5个字节，但实际上占用了8个字节
why
上述情况出现是因为处理器存在内存存取粒度的说法——处理器处理字节的单位，通常为双字节、四字节或八字节等等
以32位系统，存取粒度为4字节为例
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没有内存对齐机制
一个int型变量存放在地址为1开始的4个字节的地址中
处理去取int型数据时，先从0地址开始读取第一个4字节块，剔除第一个字节存放的是char
再读取下一个4字节块，剔除不想要的字节（5,6,7），最后剩下的内存合并放入寄存器，需要很多步骤
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引入内存对齐机制
int变量只能存放在4字节的整数倍开始的地址大小内，则一次就能读取到想要的数据
how
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对齐系数
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有效对齐值（对齐单位）
对齐系数和结构体中最长数据类型长度相比，较小的一个
如：对齐系数为4，最长数据类型为short——2字节，则有效对齐值为2
对齐系数为4，最长数据类型为double——8字节，则有效对齐值为4
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结构体内存对齐规则
举例：以32位系统，默认对齐系数4字节为例
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整个结构体根据最宽成员int的对齐系数4对齐
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c1对齐单位为1，按照1字节对齐，占用第0单元
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i相对于结构体起始地址的偏移要为4的倍数，补齐前一个成员c1，占用0-3单元，i自身占用第4-7单元
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c2相对于结构体起始地址的偏移要为1的倍数，占用第8单元，结构体总体大小要能够被最宽的成员的大小整除，补齐4字节
用sizeof取其大小得到12
如果添加了#pragma pack(2)，则用sizeof取其大小得到8，请读者自行思考
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类内存对齐规则
举例，不做详细分析
常见的内存错误（如何避免内存泄漏）
RAII机制（Resource Acquisition Is Initialization，资源获取即初始化）
其本质内容是用对象代表资源，把管理资源的任务转化为管理对象的任务
将资源的获取和释放与对象的构造和析构对应起来，从而确保在对象的生存期内资源始终有效，对象销毁时资源一定会被释放
它是一种思想，并没有直接的语法说明，modern C++中的智能指针就是采用这种思想设计实现的
详细内容见：