探索new/malloc 、delete /free区别

C内存管理


堆上


C语言中使用malloc/calloc/realloc/free进行动态内存管理,malloc/calloc/realloc用来在堆上开辟空间,free将申请的空间释放掉
堆上的内存需要用户自己来管理,动态malloc/calloc/realloc的空间,必须free掉,否则会造成内存泄露


探索malloc、calloc、realloc区别


栈上


使用_alloca在栈上动态开辟内存,栈上开辟的内存由编译器自动维护,不需要用户显式释放


C常见内存使用错误


a.内存分配未成功,却使用了它。因为他们没有意识到内存分配会不成功。常用解决办法是,在使用内存之前检查指针是否为NULL。如果指针p是函数的参数,那么在函数的入口处用assert(p!=NULL)进行检查。如果是用malloc来申请内存,应该用if(p==NULL) 或if(p!=NULL)进行防错处理。(C++new出来的空间不需要判空)
b.内存分配虽然成功,但是尚未初始化就引用它。
c.内存分配成功并且已经初始化,但操作越过了内存的边界。例如在使用数组时经常发生下标“多1”或者“少1”的操作。特别是在for循环语句中,循环次数很容易搞错,导致数组操作越界。
d.忘记了释放内存,造成内存泄露。
e.释放了内存却继续使用它。
f.同一块内存多次释放
g.释放时传入的地址和申请时的地方不相同


C++内存管理


认识内存中的堆、栈、自由存储区、全局/静态存储区和常量存储区。


  栈:在执行函数时,函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建,函数执行结束时这些存储单元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中,效率很高,但是分配的内存容量有限。
  堆:就是那些由 new分配的内存块,他们的释放编译器不去管,由我们的应用程序去控制,一般一个new就要对应一个 delete。如果程序员没有释放掉,那么在程序结束后,操作系统会自动回收。
  自由存储区:就是那些由malloc等分配的内存块,他和堆是十分相似的,不过它是用free来结束自己的生命的。
  全局/静态存储区:全局变量和静态变量被分配到同一块内存中,在以前的C语言中,全局变量又分为初始化的和未初始化的,在C++里面没有这个区分了,他们共同占用同一块内存区。
  常量存储区:这是一块比较特殊的存储区,他们里面存放的是常量,不允许修改。


malloc


malloc底层开辟空间过程:
32字节结构体用来存放指向外部可申请释放空间(管理外部空间)
用户所需空间用0XCDCDCDCD赋值,申请空间大小前后另有一个指针,被初始化为0XFDFDFDFD(可以理解为系统识别边界)



malloc底层不会调用构造函数
new底层会调用构造函数


这里写图片描述


这里写图片描述


//下列代码运行结果?
class Test{
public:
    Test(){
        p = (int*)malloc(sizeof(int)* 10);
        cout << "Test():" << this << endl;
    }

    ~Test(){
        free(p);
        cout << "~Test():" << this << endl;
    }

private:
    int _a;
    int* p;
};
int main(){

    Test *p1 = (Test*)malloc(sizeof(Test));
    delete(p1);
    return 0;
}

new


new调用过程

new —> operator new() —> malloc


这里写图片描述


这里写图片描述


new[]


使用new[ ]开辟空间时,系统会多开辟4个字节的空间(有析构函数时),其用来存放需要开辟空间的数量(个数)


这里写图片描述


delete


delete 底层调用 operator delete() —-> free();
delete会调用析构函数清理对象中的资源,然后在free空间


这里写图片描述


//下列代码运行结果?
class Test
{
public:
    ~Test()
    {
        delete this;//死循环
    }
};

int main(){
    Test* p = new Test;
    delete p;
    return 0;
}

delete[]


调用delete[ ]时,会先在当前地址向前偏移4个字节(有析构函数时)。拿到要销毁的数量(先开辟的空间后释放)


这里写图片描述


区别


//每次释放有正确吗?原因?
class Test{
public:
    Test(){
        cout << "Test():" << this << endl;
    }

    ~Test(){
        cout << "~Test():" << this << endl;
    }

private:
    int  _a;
};

void TestMemory()
{
    Test* p1 = (Test*)malloc(sizeof(Test));
    Test* p2 = (Test*)malloc(sizeof(Test));
    Test* p3 = new Test;
    Test* p4 = new Test;
    Test* p5 = new Test[10];
    Test* p6 = new Test[10];

    delete p1;
    delete[] p2;

    free(p3);
    delete[] p4;

    free(p5);
    delete p6;
}

int main(){

    return 0;
}

a.属性
  new/delete是C++关键字,需要编译器支持。malloc/free是库函数,需要头文件支持c。
  


b.参数
  使用new操作符申请内存分配时无须指定内存块的大小,编译器会根据类型信息自行计算。而malloc则需要显式地指出所需内存的尺寸。
  


c.返回类型
  new操作符内存分配成功时,返回的是对象类型的指针,类型严格与对象匹配,无须进行类型转换,故new是符合类型安全性的操作符。而malloc内存分配成功则是返回void * ,需要通过强制类型转换将void*指针转换成我们需要的类型。
  


e. 分配失败
  new内存分配失败时,会抛出bac_alloc异常。malloc分配内存失败时返回NULL。
  


f.自定义类型
new会先调用operator new函数,申请足够的内存(通常底层使用malloc实现)。然后调用类型的构造函数,初始化成员变量,最后返回自定义类型指针。delete先调用析构函数,然后调用operator delete函数释放内存(通常底层使用free实现)。
malloc/free是库函数,只能动态的申请和释放内存,无法强制要求其做自定义类型对象构造和析构工作。


g.重载
  C++允许重载new/delete操作符,特别的,布局new的就不需要为对象分配内存,而是指定了一个地址作为内存起始区域,new在这段内存上为对象调用构造函数完成初始化工作,并返回此地址。而malloc不允许重载。
h.内存区域
  new操作符从自由存储区(free store)上为对象动态分配内存空间,而malloc函数从堆上动态分配内存。自由存储区是C++基于new操作符的一个抽象概念,凡是通过new操作符进行内存申请,该内存即为自由存储区。而堆是操作系统中的术语,是操作系统所维护的一块特殊内存,用于程序的内存动态分配,C语言使用malloc从堆上分配内存,使用free释放已分配的对应内存。自由存储区不等于堆,如上所述,布局new就可以不位于堆中。


new操作符/操作符new/定位new表达式


重载new(没意义)

如果重载new,先调用类内重载,其次全局,最后调用系统的。


  1. new操作符

new delete 操作符是C++用来动态申请内存的关键字


2.操作符new

操作符new是一个函数:
void * operator new (size_t size);
void operator delete (size_t size)
void * operator new
void operator delete[] (size_t size)


operator new/operator delete operator new[]/operatordelete[] 和 malloc/free用法一样,他们只负责分配空间/释放空间,不会调用对象构造函数/析构函数来初始化/清理对象,实际operator new和operator delete只是malloc和free的一层封装。


3.定位new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
new (place_address) type
new (place_address) type(initializer-list)
place_address必须是一个指针,initializer-list是类型的初始化列表
定位new表达式实际调用:


void * operator new (size_t size,void* where)
{
     return where;
}

这里写图片描述


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转载自blog.csdn.net/Romantic_C/article/details/81510603