泉州茶叶网站建设,甘肃省建设厅执业资格注册网站,网站建设合作合同范文,做网站的注意什么问题文章目录 一、程序内存划分1.基础知识2. 堆栈的区别3. 题目练手 二、C语言中动态内存管理方式三、C中动态内存管理方式1. new/delete操作内置类型2. new/delete操作自定义类型 四、operator new和operator delete函数1. 汇编查看编译器底层调用2. 透过源码分析两个全局函数 五、… 文章目录 一、程序内存划分1.基础知识2. 堆栈的区别3. 题目练手 二、C语言中动态内存管理方式三、C中动态内存管理方式1. new/delete操作内置类型2. new/delete操作自定义类型 四、operator new和operator delete函数1. 汇编查看编译器底层调用2. 透过源码分析两个全局函数 五、new和delete的底层实现1.内置类型2.自定义类型 六、定位new表达式1. 使用格式与使用场景 七、内存泄漏1. 什么是内存泄漏内存泄漏的危害2. 内存泄漏分类了解3. 如何检测内存泄漏了解4. 如何避免内存泄漏 一、程序内存划分
1.基础知识
当我们运行一个程序时这个程序所需要的数据及代码就会加载到内存中不同的数据会放在内存的不同位置内存不同位置的操作者也不同。 一般来说一个程序所占用的内存主要分为以下几个部分堆区、栈区、共享段库、静态区/数据段、代码段。
栈区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。栈内存分配栈区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。栈区主要存放运行函数而分配的局部变量、函数参数、返回数据、返回地址等。堆区一般由程序员分配释放若程序员不释放程序结束时可能由OS回收。分配方式类似于链表。堆区主要进行动态内存分配堆区的内存大小不固定可以根据需要动态分配和释放。共享段库
1文件映射[通过使用函数如mmap0或CreateFileMapping0]2动态库[包含可以被程序在运行时动态加载的代码和数据]3匿名映射[将内存映射到进程地址空间的方式而不是映射具体的文件]
静态区/数据段存放全局变量、静态数据。程序结束后由系统释放。其在程序编译时就确定了变量的存储空间大小和内存地址具有固定的大小和位置。代码段存储**程序指令(代码)**的一块内存区域也被称为文本段(TextSegment)代码段通常是只读的因为程序指令一般不应该被修改代码段中存放函数体(类成员函数和全局函数)的二进制代码。 2. 堆栈的区别
堆Heap与栈Stack是开发人员必须面对的两个概念在理解这两个概念时需要放到具体的场景下因为不同场景下堆与栈代表不同的含义。一般情况下有两层含义 1程序内存布局场景下堆与栈表示两种内存管理方式。 2数据结构场景下堆与栈表示两种常用的数据结构。
我们这里讲的是程序内存布局的场景不讲数据结构中的堆和栈。
栈简介 栈由操作系统自动分配释放 用于存放函数的参数值、局部变量等其操作方式类似于数据结构中的栈。栈的内存地址生长方向与堆相反由高到低栈是向低地址方向生长的所以后定义的变量地址低于先定义的变量。栈中存储的数据的生命周期随着函数的执行完成而结束。
int a 10; //栈
char str[] str; //栈
char *p; //栈堆简介 堆由开发人员分配和释放 若开发人员不释放程序结束时由 OS 回收分配方式类似于链表。堆的内存地址生长方向与栈相反由低到高。堆是向高地址方向生长的堆中存储的数据若未释放则其生命周期等同于程序的生命周期。
int main() {// C 中用 malloc() 函数申请char* p1 (char *)malloc(10);// 用 free() 函数释放free(p1);// C 中用 new 运算符申请char* p2 new char[10];// 用 delete 运算符释放delete[] p2;
} 3. 题目练手
刚学习了新知识我们来巩固一下做几个题练练手。对calloc和realloc不清楚的可以先看下一节C语言中的动态内存管理方式。 答案 【说明】 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。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堆用于程序运行时动态内存分配堆是可以上增长的。数据段–存储全局数据和静态数据。代码段–可执行的代码/只读常量 sizeof和strlen的区别 sizeof是操作符不是函数它是用来计算对象或者类型创建的对象所占内存空间的大小。 strlen是函数它是用来求字符串长度的计算的是字符串在’\0’之前出现的字符个数如果没有看到’\0’就会继续往后找。 二、C语言中动态内存管理方式
由于本文主要讲的是C中的动态内存管理所以对C语言的会比较简略如果想要深度了解可以看看别的文章。
malloc/calloc/realloc的区别
malloc用于分配指定大小的未初始化内存块不会对申请出来的内存做初始化工作。calloc用于分配指定数量和大小的连续内存块并将其初始化为0。realloc用于重新分配内存块的大小并尽可能的保留原有数据。它有两种扩容机制分别是【本地扩容】和【异地扩容】。 【本地扩容】 即在本地就有足够的空间可以扩容此时直接在后面续上新的空间即可。 【异地扩容】 当后边没有足够的空间可以扩容时realloc会自动找一个满足空间大小的新的连续空间。把旧空间里面的数据拷贝到新空间中并把旧空间释放掉无需手动释放同时返回新空间的地址。 void Test ()
{int* p1 (int*) malloc(sizeof(int));free(p1);// 1.malloc/calloc/realloc的区别是什么int* p2 (int*)calloc(4, sizeof (int));int* p3 (int*)realloc(p2, sizeof(int)*10);// 这里需要free(p2)吗free(p3 );
}三、C中动态内存管理方式
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。
1. new/delete操作内置类型
对于C语言来说申请内存需要用malloc释放内存需要用free对于C来说申请内存需要用new释放内存需要用delete。对于普通空间来说我们直接delete即可但对于数组来说我们要使用delete []。
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10int* 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;
}2. new/delete操作自定义类型
对于内置类型来说newmalloc与freedelete区别不大但在自定义类型上它们差别可就大了。它们之间最大的差别就是用new去建立一个自定义类型时会先创建该自定义类型然后自动调用该自定义类型的构造函数用delete来释放一个自定义类型的时候会先调用它的析构函数再释放内存。而malloc和free是不会自动调用构造函数和析构函数的。
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cout malloc申请自定义类型 endl;A* p1 (A*)malloc(sizeof(A));cout new申请自定义类型 ;A* p2 new A(1);cout free释放自定义类型 endl;free(p1);cout delete释放自定义类型;delete p2;// 内置类型是几乎是一样的cout 内置类型基本没有差别 endl;int* p3 (int*)malloc(sizeof(int)); // Cint* p4 new int;free(p3);delete p4;cout malloc申请10个自定义类型 endl;A* p5 (A*)malloc(sizeof(A) * 10);cout new申请10个自定义类型 endl;A* p6 new A[10];cout free释放10个自定义类型 endl;free(p5);cout delete释放10个自定义类型 endl;delete[] p6;return 0;
}【总结】 动态申请内置类型的数据 new/malloc、free/delete除了用法上面没有什么本质区别。 动态申请自定义类型的数据new/malloc、free/delete除了用法上面还有一个最大的区别就是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。 malloc出来的要用free释放new出来的要用delete释放不要混用。 四、operator new和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。
1. 汇编查看编译器底层调用
我们可以调用汇编来查看在使用new和delete的时候底层到底干了什么我们不知道的事情。 A* p2 new A(1);delete p2;new在底层调用operator new全局函数来申请空间
这里我们有两个关注点就是这两个call指令该指令可以用来调用函数我们可以看到new在底层分别调用了operator new去堆区开空间和调用A::A这个构造函数去进行初始化工作。 delete在底层调用operator delete全局函数来释放空间同理我们这里也有两个关注点就是这两个call指令进行了两次函数调用第一次是先调用A::~A析构函数来进行自定义类型的清理工作然后再调用operator delete释放从堆区申请的资源。 2. 透过源码分析两个全局函数
operator new通过查看它的源码我们可以发现它内部还是使用【malloc】去堆区申请空间的。
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仔细观察我们可以发现这段代码调用了一个_free_dbg的函数其实这个函数就是C语言中的【free】那么可以得出结论就是operator delete类似是调用了【delete】来进行释放空间的。
/*
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)拓展 那既然这俩全局函数底层就是【malloc】和【free】的话那岂不是我们可以直接使用operator new和operator delete来进行替代呢 准确来说是这样的例如以下程序我们将mallloc和free用两个全局函数替换然后运行发现效果等同于【malloc】和【free】。 int main(void)
{int* p1 (int*)operator new(sizeof(int));int* p2 new int;operator delete(p1);delete p2;A* a1 (A*)operator new(sizeof(A));A* a2 new A(1);operator delete(a1);delete a2;return 0;
}五、new和delete的底层实现
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。 2.自定义类型
new的原理
调用operator new函数申请空间在申请的空间上执行构造函数完成对象的构造
delete的原理
在空间上执行析构函数完成对象中资源的清理工作调用operator delete函数释放对象的空间
new T[N]的原理
调用operator new[]函数在operator new[]中实际调用operator new函数完成N个对象空间的申请在申请的空间上执行N次构造函数
delete[]的原理
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
1. 使用格式与使用场景
【概念】定位new表达式是C中的一种内存分配方式它允许在特定的内存位置上创建对象。它与常规的new表达式不同常规的new表达式会自动分配内存并返回指向新分配内存的指针 【使用格式】
new (place_address) type
//或
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、内存泄漏
1. 什么是内存泄漏内存泄漏的危害
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。
void MemoryLeaks()
{// 1.内存申请了忘记释放int* p1 (int*)malloc(sizeof(int));int* p2 new int;// 2.异常安全问题int* p3 new int[10];Func(); // 这里Func函数抛异常导致 delete[] p3未执行p3没被释放.delete[] p3;
}2. 内存泄漏分类了解
C/C程序中一般我们关心两种方面的内存泄漏
堆内存泄漏(Heap leak) 堆内存指的是程序执行中依据须要分配通过malloc / calloc / realloc / new等从堆中分配的一块内存用完后必须通过调用相应的 free或者delete 删掉。假设程序的设计错误导致这部分内存没有被释放那么以后这部分空间将无法再被使用就会产生Heap Leak。系统资源泄漏 指程序使用系统分配的资源比方套接字、文件描述符、管道等没有使用对应的函数释放掉导致系统资源的浪费严重可导致系统效能减少系统执行不稳定。 3. 如何检测内存泄漏了解
在vs下可以使用windows操作系统提供的_CrtDumpMemoryLeaks() 函数进行简单检测该函数只报出了大概泄漏了多少个字节没有其他更准确的位置信息。
int main()
{int* p new int[10];// 将该函数放在main函数之后每次程序退出的时候就会检测是否存在内存泄漏_CrtDumpMemoryLeaks();return 0;
}// 程序退出后在输出窗口中可以检测到泄漏了多少字节但是没有具体的位置
Detected memory leaks!
Dumping objects -
{79} normal block at 0x00EC5FB8, 40 bytes long.
Data: CD CD CD CD CD CD CD CD CD CD CD CD CD CD CD CD
Object dump complete.因此写代码时一定要小心尤其是动态内存操作时一定要记着释放。但有些情况下总是防不胜防简单的可以采用上述方式快速定位下。如果工程比较大内存泄漏位置比较多不太好查时一般都是借助第三方内存泄漏检测工具处理的。
在linux下内存泄漏检测在linux下内存泄漏检测在windows下使用第三方工具VLD工具说明其他工具内存泄漏工具比较 4. 如何避免内存泄漏
工程前期良好的设计规范养成良好的编码规范申请的内存空间记着匹配的去释放。ps这个理想状态。但是如果碰上异常时就算注意释放了还是可能会出问题。需要下一条智能指针来管理才有保证。采用RAII思想或者智能指针来管理资源。有些公司内部规范使用内部实现的私有内存管理库。这套库自带内存泄漏检测的功能选项。出问题了使用内存泄漏工具检测。ps不过很多工具都不够靠谱或者收费昂贵。
总结一下: 内存泄漏非常常见解决方案分为两种1、事前预防型。如智能指针等。2、事后查错型。如泄漏检测工具。
