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前言
一、C/C内存分配
二、 malloc、calloc、realloc、free
三、C内存管理方式
3.1 new/delete 操作内置类型
3.2 new和detele操作自定义类型… 个人主页喜欢草莓熊的bear 专栏C入门 目录
前言
一、C/C内存分配
二、 malloc、calloc、realloc、free
三、C内存管理方式
3.1 new/delete 操作内置类型
3.2 new和detele操作自定义类型
四、operator new与operator delete函数
4.1 operator new与operator delete函数重点
五、new和delete的实现原理
5.1 内置类型
5.2 自定义类型
六、定位new表达式(placement-new) 了解
七、malloc/free 和 new/delete的区别 前言 hello 大家又来跟着bear学习了。一起奔向更好的自己 一、C/C内存分配
这里通过一道题来复习一下内存分配
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;
const 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);
}1. 选择题
选项: A.栈 B.堆 C.数据段(静态区) D.代码段(常量区)
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____ globalvar我们发现他定义成全局变量全局变量和静态变量一般都放在静态区。所以是选择C。
staticGlobalvar是静态的全局变量所以还是静态区选C。
staticVar是test函数的静态变量所以还是放在静态区选C。
localVar定义在test函数的int类型变量局部变量一般放在栈里面。故选择A。
num1是一个int类型的数组还是局部变量储存在栈里面选择A。
char2是一个char类型的数组同理储存在栈里面选择A。
*char2是对char进行解引用操作类似于对指针解引用也就是得到char2数组里面的值因为数组里面的值储存在栈里面。所以*char2还是在栈里面选择A。
pChar3是const char类型的指针是一个局部变量储存在栈里面故选择A。
*pChar3是对他进行解引用操作但是pChar3是指向abcd这个地方我们解引用也就是问abcd储存在哪里abcd是常量字符串因为是常量所以储存在常量区也就是代码段里面。故选择D。
ptr1是一个int类型的指针指针也是局部变量储存在栈里面。所以选择A。
*ptr1对也就是ptr1里面的数据储存在哪里因为是动态开辟了一块空间。所以数据也储存在这块动态开辟的空间里面。动态开辟所以储存在堆里面。选择B。 1. 栈 又叫堆栈 -- 非静态局部变量 / 函数参数 / 返回值等等栈是向下增长的。 2. 内存映射段 是高效的 I/O 映射方式用于装载一个共享的动态内存库。用户可使用系统接口 创建共享共享内存做进程间通信。 Linux 课程如果没学到这块现在只需要了解一下 3. 堆 用于程序运行时动态内存分配堆是可以上增长的。 4. 数据段 -- 存储全局数据和静态数据。 5. 代码段 -- 可执行的代码 / 只读常量。 我自己还有一些理解 函数调用就是建立了“栈”动态申请就是在“堆”。 栈存储局部变量、函数参数和返回地址。 堆动态分配的内存由 new 和 delete 操作还有像什么malloc和free操作的。 静态区存储全局变量、静态变量。 代码段用来储存常量区的。 二、 malloc、calloc、realloc、free
1. malloc功能分配指定大小的内存块。 使用 void* malloc(size_t size); 说明 malloc 分配的内存块中的值是未初始化的即它们可能包含任意数据。因此在使用 malloc 分配的内存之前通常需要使用 memset 或其他方式来初始化内存。 2. calloc功能分配指定数量的元素每个元素大小为指定大小的内存块并初始化为零。 使用 void* calloc(size_t num, size_t size); 说明 calloc 会分配 num * size 字节的内存并将所有位初始化为零。这在需要分配数组时特别有用因为它确保了所有的元素都被初始化为零。 3. realloc功能重新分配指定内存块的大小。 使用 void* realloc(void* ptr, size_t new_size); 说明 realloc 用于调整之前使用 malloc 或 calloc 分配的内存块的大小。如果 ptr 是 NULL 则 realloc 的行为类似于 malloc 。如果内存块被成功扩展或缩小 ptr 指向的内存块将被更新以反映新的大小。如果 new_size 小于或等于原始大小 realloc 可能不会改变内存块的大小但仍然会返回指向原始内存块的指针也就是失败了不改变原来那片空间只有成功了才会改便之前的空间。 注意事项 这些函数返回的指针类型为 void* 这意味着它们返回一个通用指针可以被转换为任何类型的指针。 如果内存分配失败 malloc 和 calloc 会返回 NULL 而 realloc 会返回 NULL 并且不会改变原始的内存块。 使用这些函数分配的内存需要在使用完毕后通过 free 函数释放以避免内存泄漏。 这些函数是 C 语言中动态内存管理的基础正确使用它们对于编写高效且稳定的程序至关重要。 malloc的实现原理glibc中malloc实现原理有兴趣的可以点开看 三、C内存管理方式 C语言内存管理方式在C中可以继续使用但有些地方就无能为力而且使用起来比较麻烦因 此C又提出了自己的内存管理方式通过new和delete操作符进行动态内存管理。很像C语言的malloc和free 3.1 new/delete 操作内置类型
void Test()
{
// 动态申请一个int类型的空间
int* ptr4 new int;
// 动态申请一个int类型的空间并初始化为10
int* ptr5 new int(10);
// 动态申请10个int类型的空间
int* ptr6 new int[3];
delete ptr4;
delete ptr5;
delete[] ptr6;
} 注意申请和释放单个元素的空间使用new和delete操作符申请和释放连续的空间使用 new[]和delete[]注意匹配起来使用。 虽然也可以使用free来释放空间。但是并不建议使用。 3.2 new和detele操作自定义类型
class A
{
public:
A(int a 0)
: _a(a)
{
cout A(): this endl;
}
~A()
{
cout ~A(): this endl;
}
private:
int _a;
};
int main()
{
// new/delete 和 malloc/free最大区别是 new/delete对于【自定义类型】除了开空间
还会调用构造函数和析构函数
A* p1 (A*)malloc(sizeof(A));
A* p2 new A(1);
free(p1);
delete p2;
// 内置类型是几乎是一样的
int* p3 (int*)malloc(sizeof(int)); // C
int* p4 new int;
free(p3);
delete p4;
A* p5 (A*)malloc(sizeof(A)*10);
A* p6 new A[10];
free(p5);
delete[] p6;
return 0;
}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。
四、operator new与operator delete函数
4.1 operator new与operator delete函数重点 new和delete是用户进行动态内存申请和释放的操作符operator new 和operator delete是 系统提供的全局函数new在底层调用operator new全局函数来申请空间delete在底层通过 operator delete全局函数来释放空间。 /*
operator new该函数实际通过malloc来申请空间当malloc申请空间成功时直接返回申请空间
失败尝试执行空 间不足应对措施如果改应对措施用户设置了则继续申请否
则抛异常。
*/
void *__CRTDECL operator new(size_t size) _THROW1(_STD bad_alloc)
{
// try to allocate size bytes
void *p;
while ((p malloc(size)) 0)
if (_callnewh(size) 0)
{
// report no memory
// 如果申请内存失败了这里会抛出bad_alloc 类型异常
static const std::bad_alloc nomem;
_RAISE(nomem);
}
return (p);
}
/*
operator delete: 该函数最终是通过free来释放空间的
*/
void operator delete(void *pUserData)
{
_CrtMemBlockHeader * pHead;
RTCCALLBACK(_RTC_Free_hook, (pUserData, 0));
if (pUserData NULL)
return;
_mlock(_HEAP_LOCK); /* block other threads */
__TRY
/* get a pointer to memory block header */
pHead pHdr(pUserData);
/* verify block type */
_ASSERTE(_BLOCK_TYPE_IS_VALID(pHead-nBlockUse));
_free_dbg( pUserData, pHead-nBlockUse );
__FINALLY
_munlock(_HEAP_LOCK); /* release other threads */
__END_TRY_FINALLY
return;
}
/*
free的实现
*/
#define free(p) _free_dbg(p, _NORMAL_BLOCK) 不用看懂 五、new和delete的实现原理
5.1 内置类型 如果申请的是内置类型的空间new和mallocdelete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。 5.2 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 1. 在空间上执行析构函数完成对象中资源的清理工作 2. 调用operator delete函数释放对象的空间 new T[N]的原理 1. 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 2. 在申请的空间上执行N次构造函数 delete[]的原理 1. 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 2. 调用operator delete[]释放空间实际在operator delete[]中调用operator delete来释 放空间 六、定位new表达式(placement-new) 了解 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或者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 使用场景 定位new表达式在实际中一般是配合内存池使用。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调构造函数进行初始化。 class A
{
public:
A(int a 0)
: _a(a)
{
cout A(): this endl;
}
~A()
{
cout ~A(): this endl;
}
private:
int _a;
};
// 定位new/replacement new
int main()
{
// p1现在指向的只不过是与A对象相同大小的一段空间还不能算是一个对象因为构造函数没
有执行
A* p1 (A*)malloc(sizeof(A));
new(p1)A; // 注意如果A类的构造函数有参数时此处需要传参
p1-~A();
free(p1);
A* p2 (A*)operator new(sizeof(A));
new(p2)A(10);
p2-~A();
operator delete(p2);
return 0;
} 七、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 如果是多个对象[]中指定对象个数即可 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 空间中资源的清理释放 感谢大家的支持我会继续努力创造出更好的博客。
