【C++】内存管理

目录

一、C/C++ 内存分布

二、C++动态管理内存：new与delete详解

1、new与delete的实现原理：

2、new与delete的使用

三、malloc/free和new/delete的区别

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一、C/C++ 内存分布

【注意】：栈区是向下增长的，即：数据存储由高地址向低地址延伸

                  堆区是向上增长的，即：数据存储由低地址向高地址延伸

 

二、C++动态管理内存：new与delete详解

1、new与delete的实现原理：

【1】、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 。

【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 TypeName[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 TypeName[N]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

【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。

 

【3】、operator new与operator delete函数

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。

需要注意以下几点：

1. 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。
2. operator delete: 该函数最终是通过free来释放空间的。

2、new与delete的使用

【1】、对内置类型的操作

void Test()
{
	// 动态申请一个int类型的空间
	int* ptr1 = new int;

	// 动态申请一个int类型的空间并初始化为10
	int* ptr2 = new int(10);

	// 动态申请3个int类型的空间
	int* ptr3 = new int[3];

	// 动态申请3个int类型的空间并初始化数组
	int* ptr4 = new int[3] {1, 2, 3};
	delete ptr1;
	delete ptr2;
	delete[] ptr3;
	delete[] ptr4;
}

【2】、对自定义类型的操作

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));
	free(p1);

	//对其传参进行初始化
	A* p2 = new A(1);
	delete p2;

	//内置类型是几乎是一样的
	int* p3 = (int*)malloc(sizeof(int)); 
	free(p3);

	int* p4 = new int;
	delete p4;

	//动态数组空间开辟
	A* p5 = (A*)malloc(sizeof(A) * 10);
	free(p5);

	A* p6 = new A[10];
	delete[] p6;

	return 0;
}

三、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