网站小程序app开发,徐汇制作网站哪家好,备案域名出售是否违法,效果图施工图制作一#xff0c;为什么要有内存管理因为在C/C中各个内置类型或者是自定义类型的大小都不一样#xff0c;而如何让各个类型在内存中合理分布就非常有必要#xff0c;由此我们就需要有内存管理。我们来看看下面这个程序中的各个变量都是如何分布的int globalVar 1;
static int …一为什么要有内存管理因为在C/C中各个内置类型或者是自定义类型的大小都不一样而如何让各个类型在内存中合理分布就非常有必要由此我们就需要有内存管理。我们来看看下面这个程序中的各个变量都是如何分布的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);
}各个区域的说明1. 栈又叫堆栈—非静态局部变量/函数参数/返回值等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。3. 堆用于程序运行时动态内存分配4. 数据段存储全局数据和静态数据5. 代码段存储可执行代码和只读常量二C语言中动态内存管理的方式在这里提一下动态内存管理方式的原因是要和后面C的动态内存管理方式做一个对比两个模式是一样的但是使用还是有点不同。C的动态内存管理主要是malloc/calloc/realloc,使用方式如下int main()
{//mallocint* ptr1 (int*)malloc(sizeof(int) * 4);free(ptr1);//calloc用malloc的用法不太一样//但都是开辟空间而且calloc还带有初始化的功能int* ptr2 (int*)calloc(4, sizeof(int));//realloc是追加开辟空间如下在ptr2的基础上在追加开辟//此时在释放时只释放ptr3即可,具体原因可以查看以前的C内存管理的文章int* ptr3 (int*)realloc(ptr2, sizeof(int) * 4);free(ptr3);return 0;
}三C内存管理方式C语言中的内存管理方式在C中也可以使用但是由于C的内存管理方式用起来比较复杂而且有的场景难以应对所以C也引入了自己的内存管理方式:通过new和delete关键词来进行内存管理3.1 内置类型管理对于内置类型的开辟malloc/free和new/delete的作用是差不多的void test()
{//动态申请一个int的空间int* ptr1 new int;//释放delete ptr1;//动态申请一个int的内存空间//并且初始化为10int* ptr2 new int(10);//释放delete ptr2;//动态申请十个int的空间int* ptr3 new int[10];//释放delete[] ptr3;//动态申请十个int的空间//并且初始化int* ptr4 new int[10]{ 1,2,3,4 };//释放delete[] ptr4;
}3.2 自定义类型管理new/delete和malloc/free最大的区别就是new/delete对于自定义来说不止开空间和释放也会调用其对应的构造函数和析构函数class fun
{
public:fun(int a0):_a(a){cout fun(int a0) endl;}~fun(){cout ~fun() endl;}
private:int _a;
};
int main()
{//开辟单个空间。malloc/free不会调用构造和析构函数//而new/delete则会fun* ptr1 (fun*)malloc(sizeof(fun));fun* ptr2 new fun;free(ptr1);delete ptr2;//开辟多个空间fun* ptr3 (fun*)malloc(sizeof(fun) * 10);fun* ptr4 new fun[10];free(ptr3);delete[] ptr4;return 0;
}由上我们发现malloc/free和new/delete对自定义类型的开辟是不同的明显后者更方便注意:目前共有三组开辟方式malloc/free,new/delete,new []/delete[]在使用的时候由于各个性质不同所以绝对不能混着匹配一定要匹配正确不然可能会导致程序出现崩溃。四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全局函数进行空间开辟delete在底层通过operator delete全局函数进行空间释放。class A
{
public:A(int a0):_a(a){cout A(int a) endl;}~A(){cout ~A() endl;}
private:int _a;
};
int main()
{A* a new A;delete a;return 0;
}如上所示我们发现在用new进行动态内存申请时是通过调用call-operator new实现的那么operator new和operator delete的底层又是靠什么呢/*
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 bytesvoid* 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_FINALLYreturn;
}
/*
free的实现
*/
#define free(p) _free_dbg(p, _NORMAL_BLOCK)虽然两个函数的实现代码有许多我们目前还无法理解的但是从9行我们可以看出operator new底层是由malloc实现的成功则返回失败就抛异常从第34行我们可以看出operator delete最终也是由free实现的现在我们大概了解到new和delete的底层实现那么new和delete究竟是如何完成在创建自定义类型的同时完成初始化呢五new和delete的实现原理5.1 内置类型对于内置类型的申请new/delete和malloc/free类似不同的是new/delete申请和释放的是单个空间而new[]/delete[]申请和释放的是连续空间以及new/delete开辟失败是抛异常而malloc/free是返回nullptr。5.2 自定义类型new的原理1. 调用operator new函数申请空间2. 在申请的空间上调用构造函数进行对象的构造delete的原理1.调用对象的析构函数完成对象中资源的清理2. 调用operator delete函数释放对象的空间class A
{
public:A(int a 0):_a(a){cout A(int a) endl;}~A(){cout ~A() endl;}
private:int _a;
};
int main()
{A* aa new A;delete aa;return 0;
}new []的使用原则1. 调用operator new[]函数在该函数中实际上是调用operator new函数完成N个空间的开辟2. 在申请的空间上执行N次函数构造delete[]1.先在要释放的空间上调用N次析构函数完成N个对象的资源清理2.在调用operator delete[]释放空间实际上仍是调用operator delete完成N个空间的释放class A
{
public:A(int a 0):_a(a){cout A(int a) endl;}~A(){cout ~A() endl;}
private:int _a;
};
int main()
{/*A* aa new A;delete aa;*/A* aa new A[10];delete[] aa;return 0;
}六定位new表达式(placement-new) 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(int a) endl;}~A(){cout ~A() endl;}
private:int _a;
};
int main()
{//现在的ptr只是指向一个空间大小为A的空间的指针//由于没有调用构造函数所以不算对象A* ptr (A*)malloc(sizeof(A));new(ptr)A(10);ptr-~A();free(ptr);return 0;
}七常见问题7.1 new/delete和malloc/free的区别共同点都是从堆上申请的空间并且需要手动释放不同点用法的角度1. malloc/free是函数,new/delete是操作符2. malloc申请的空间没有初始化new可以初始化3. malloc申请空间是需要手动计算类型大小而new后面直接跟类型就可以多个对象的话[]中指定对象个数即可4. malloc的返回值为void*接收时需要强转而new不需要底层的角度5.malloc申请空间失败返回nullptr因此使用时需要判空new不需要但是new需要捕获异常6.申请自定义类型时malloc/free不会调用对象构造函数和析构函数而new/delete则会在创建或者销毁时完成对象的构造或者资源的销毁7.2 内存泄露什么是内存泄漏内存泄漏指因为疏忽或错误造成程序未能释放已经不再使用的内存的情况。内存泄漏并不是指内存在物理上的消失而是应用程序分配某段内存后因为设计错误失去了对该段内存的控制因而造成了内存的浪费。内存泄漏的危害长期运行的程序出现内存泄漏影响很大如操作系统、后台服务等等出现内存泄漏会导致响应越来越慢最终卡死。总结这就是今天要讲的内容C的内存管理仍是以C为基础进行优化并且添加一些使用更加方便的新特性。
