小牛在线网站建设,怎么用优盘做网站登录密钥,二十四节气网页界面设计,优设网的吉祥物C语法相关知识点可以通过点击以下链接进行学习一起加油#xff01;命名空间缺省参数与函数重载C相关特性类和对象-上篇类和对象-中篇类和对象-下篇日期类 本章将分享C为何放弃malloc/free系列#xff0c;选择新系列new/delete去管理内存。深度探索new/delete的使用及其原理,m…
C语法相关知识点可以通过点击以下链接进行学习一起加油命名空间缺省参数与函数重载C相关特性类和对象-上篇类和对象-中篇类和对象-下篇日期类 本章将分享C为何放弃malloc/free系列选择新系列new/delete去管理内存。深度探索new/delete的使用及其原理,malloc/free系列与new/delete系列的不同之处。 个人主页是店小二呀 C语言笔记专栏C语言笔记 C笔记专栏 C笔记 初阶数据结构笔记专栏 初阶数据结构笔记 Linux笔记专栏 Linux笔记
喜欢的诗句:无人扶我青云志 我自踏雪至山巅 文章目录 一、C/C中程序内存区域划分1.1 相关练习测试 二、C语言中动态内存管理方式三、C内存管理方式3.1 使用new/delete进行数据操作3.1.1 new/delete 操作内置类型3.1.2 new和delete操作自定义类型 四、 new和delete原理及其两个全局函数的实现(operator new/operator delerte)五、深入了解new和delete工作原理六、malloc/free系列和new/delete系列的区别七、delete最好匹配使用八、定位new表达式(placement -new)(了解)九、内存泄漏了解)9.1 内存泄漏概念9.2 内存泄漏的危害9.3 内存泄漏分类 一、C/C中程序内存区域划分 内存区域相关作用 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 内存映射段时高效的I/O映射方式用于装载一个共享的动态内存库用户可以使用系统接口创建共享共享内存做进程间通信 堆用于程序运行时动态内存分配堆时可以上增长的 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 在语法上将数据段称为静态区、代码段称为常量区而以上操作系统的命名。 提出相关思考: 为什么要分不同的区域哪个区域是我们需要重点关注的 回答: 根据对象不同的生命周期和作用域分配到不同的区域中统一管理高效地对对象进行处理堆是我们要需要重点关注的这是系统留给我们控制的内存其他系统是自动的 1.1 相关练习测试
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);
}答案: 选择题:C、C、C、A、A 。A、A、A、D、A、B 填空题40、5、4、4/8、4、4/8 这里容易混洗的char str1[] abcd与const char* str2 abcd。这里str1是个数组将常量拷贝到数组而str2是直接指向常量区中常量。 二、C语言中动态内存管理方式 C语言中系统通过一系列函数赋予了我们对堆上空间的控制 void Test ()
{
int* p1 (int*) malloc(sizeof(int));
free(p1);int* p2 (int*)calloc(4, sizeof (int));
int* p3 (int*)realloc(p2, sizeof(int)*10);free(p3 );
}提出思考: malloc/calloc/realloc的区别是什么 这里使用realloc是否还需要free(p2) malloc的实现原理? 第一个问题的回答:
对于malloc/calloc/realloc是系统为我们提供在堆上申请空间的途径。在功能上大体是相同的对于malloc与calloc这两个函数除了参数部分及其是否完成初始化其他功能是相同的。
relloc比较特别属于扩容时使用的函数。扩容有两种方式原地扩容和异地扩容。如果realloc第一个参数部分为空可以当作malloc使用)。具体还是参考下这篇博客有详细解释内存管理
第二个问题的回答:
由于realloc进行了扩容操作。如果是原地扩容在原来开辟空间上完成扩容操作这里p3会同p2指向这块空间只需要free(p3)如果是异地扩容将p2空间中数据拷贝一份在堆上找一块空间充足地方完成扩容和拷贝操作p2指向原空间会被系统自动收回不需要对p2进行free操作。对此无论是原地还是异地只需要free(p3)即可
第三个问题的回答:
可以通过该链接进行学习GLibc堆利用入门
三、C内存管理方式
在C中虽然可以继续使用C语言对于内存管理方式但是在有些地方就无能为力而且使用起来比较麻烦。对此因此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
3.1 使用new/delete进行数据操作
3.1.1 new/delete 操作内置类型
int main()
{//动态申请一个int类型的空间int* ptr1 new int;//动态申请一个int类型的空间并且初始化为10int* ptr2 new int(10);//动态申请10个int类型的空间int* ptr3 new int[3];//动态申请10个int类型的空间并且完成初始化int* ptr4 new int[10]{ 1,2,3 };//剩下没有明确给值默认为0delete ptr1;delete ptr2;delete []ptr3;delete[]ptr4;return 0;
}注意需要匹配使用new和delete操作符 申请和释放单个元素的空间new、delete申请和释放多个元素的空间new[]、delete[] 3.1.2 new和delete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()
{//自定义类型A* p1 (A*)malloc(sizeof(A));A* p2 new A(1);free(p1);delete p2;//内置类型int* p3 (int*)malloc(sizeof(int));int* p4 new int;free(p3);delete p4;//开辟连续自定义类型空间A* p5 (A*)malloc(sizeof(A) * 10);A* p6 new A[10];free(p5);delete[] p6;return 0;
}从结果上来看对于new与malloc最大差别在于对自定义类型除了开辟空间以外还会调用构造函数和析构函数及其进行良好的初始化和控制。对于malloc而言无法对自定义类型进行好的初始化和控制只负责开辟内存除此之外内置类型几乎相同初始化不同 对于new优于malloc的几点: 用法上进行调正更简洁好用可以控制初始化对于自定义类型new可以开空间构造函数new配合构造函数可以更加便捷创建节点等new失败了以后抛异常不需要手动检查 第一点: int* p0 (int*)malloc(sizeof(int));int* p1 new int;第二点: int* p2 new int[10];int* p3 new int(10);int* p4 new int[10]{ 1,2,3 };第三点
struct ListNode
{ListNode* _next;int _val;ListNode(int val):_val(val),_next(nullptr){}
};
//创建不带哨兵位同时如果是插入数据new ListNode(3)即可
ListNode* CreateList(int n)
{ListNode head(-1);ListNode* tail head;int val;printf(请依次输入%d个节点的值, n);for (size_t i 0; i n; i){cin val;tail-_next new ListNode(val);tail tail-_next;}return head._next;
}第四点:
void func()
{int n 1;while (1){int* p new int[1024 * 1024*100];cout n- p endl;n;}
}
int main()
{try{func();}catch (const exception e){cout e.what() endl;}return 0;
}这里try和catch就是捕捉异常这一点到后面有涉及。以上种种都是new的优点所以我们不推荐再使用malloc/free系列。
四、 new和delete原理及其两个全局函数的实现(operator new/operator delerte) 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再底层调用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与operator delete不是对new和delete的重载) int* p1 (int*)operator new(10 * 4);//int* p1new int(10*4)operator delete(p1);//delete(p1)从代码中可以看出来new/delete和operator new/operator delete效果上是相同的。那么直接使用new/delete就行operator new/operator delete对于我们来说是没用的但是有这个东西说明在系统中有它们的一席之地的。
/*
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)//通过上述两个全局函数的实现知道operator new 实际也是通过malloc来申请空间如果//malloc申请空间成功就直接返回否则执行用户提供的空间不足应对措施如果用户提供该措施//就继续申请否则就抛异常。operator delete 最终是通过free来释放空间的。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)可以通过上述两个全局函数的实现可以知道operator new实际是通过malloc来申请空间如果malloc申请空间成功就直接返回否则执行用户提供的空间不足应对措施如果用户提供该措施就继续申请否则就抛异常。operator delete最终是通过free来释放空间的。
内置类型:
如果申请的是内置类型的空间new/malloc与delete/free基本类似不同的地方是new在申请空间失败时会抛异常malloc会返回NULL
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含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 通过汇编深入立即其中 对于自定义类型转换指令只有两个核心动作调用全局函数及其构造或析构而内置类型只有调用全局函数。 对此可得: operator new是对malloc的封装如果失败抛异常实现newoperator newp[]封装operator new最终还是mallocoperator delete对free的封装operator delete[]封装operator delete 同时这里需要注意调用顺序上的问题 五、深入了解new和delete工作原理
new是个操作符在编译时new A会转化为汇编指令调用malloc一般来说malloc失败会返回空由于C是面向对象的过程malloc失败返回空是不太合适一般采用抛异常。全局函数operator new来封装malloc去调正失败的返回情况。 int main()
{A* p1 new A;//operator new1次构造A* p2 new A[10];//operatorn new[]10构造int* p3new int[10];//operator new[](占用40个字节)delete p1;//1次析构operator deletedelete[] p2;//次析构operator deletedelete[] p3;//operator deletereturn 0;
}结合汇编和代码提供的信息提出以下问题: 编译器如何开始确定所需开辟空间大小为什么p2指向大小为44字节空间而不是40字节空间为什么编译器知道p2需要调用10次析构函数 回答: 由于new属于操作符在编译时就计算出了所需空间的大小。编译器在所开辟空间位置前面也是调用operator new函数多开四个字节用于记录对象个数(针对自定义类型)由于内置类型不需要调用析构函数对此不需要记录对象个数而自定义类型需要记录对象个数。delete[]需要通过对象个数才知道调用多少次析构函数。如果将析构函数注释p2占用空间为40字节。由于编译器会自动生成析构函数而该析构函数没有发挥占用编译器会优化导致不需要四个字节记录对象个数具体需要看编译器是否优化 六、malloc/free系列和new/delete系列的区别 我们将通过用法和底层特性两点说明 共同点: 都是从堆上申请空间并且需要用户手动释放 不同点: malloc和free属于函数new和delete属于操作符malloc申请的空间不会初始化new可以初始化malloc申请空间时需要手动计算空间并且传递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malloc的返回值为void*在使用事必须强转new不需要因为new后跟的是空间的类型malloc申请空间失败时返回的是NULL因此使用时必须判空new不需要的但是new需要捕获异常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 七、delete最好匹配使用 解析说明:图中delete没有匹配使用导致可能报错。这里p2指向并不是申请空间的第一个位置第一个位置是operator new[]实现存放对象个数申请的空间。由于空间是不能一块块释放对此p2释放的位置是错误的并且不明确需要调用多少次析构函数可能会造成内存泄漏。如果是delete[] p2会将p2指针偏移前面四个字节。
但是以上种种情况导致这个问题是否报错具体需要看编译器是否进行优化(编译器是否调用析构函数)对此我们只需要正确的使用delete就行上面只是了解就行了
八、定位new表达式(placement -new)(了解)
定位new表达式时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(指针-空间)类型() 显式调用构造函数对已经有的空间初始化 构造函数不能显式调用析构可以显式调用一般不会去调用两次析构的) 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 newint 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;
}一般没有人会使用因为这里就是把new分成两部分那么干嘛不直接使用new更加方便。
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。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式调构造函数进行初始化。 C基本放弃了malloc/free系列。关于realloc扩容解决措施在C相关容器中它们会自动处理内存的扩容使得开发者可以更加方便地使用动态大小的数据集合。 九、内存泄漏了解)
9.1 内存泄漏概念
内存泄漏指因为疏忽或者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
9.2 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。
9.3 内存泄漏分类
C/C程序中一般我们关心两种方面的内存泄漏
1.堆内存泄漏(Heap leak)
堆内存指的是程序执行种依据须要分配通过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删除。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。
2.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。 以上就是本篇文章的所有内容在此感谢大家的观看这里是店小二呀C笔记希望对你在学习C语言旅途中有所帮助
