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五、C/C内存管理
1、C/C内存分布
2、C语言中动态内存管理方式#xff1a;malloc/calloc/realloc/free
3、C内存管理方式
1.new/delete操作内置类型
2.new和delete操作自定义类型
4、operator new与operator delete函数
5、new和delete的实现原理
1.内置类…
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五、C/C内存管理
1、C/C内存分布
2、C语言中动态内存管理方式malloc/calloc/realloc/free
3、C内存管理方式
1.new/delete操作内置类型
2.new和delete操作自定义类型
4、operator new与operator delete函数
5、new和delete的实现原理
1.内置类型
2.自定义类型
6、定位new表达式(placement-new)
7、malloc/free和new/delete的区别 五、C/C内存管理
1、C/C内存分布
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);
}思考选择题选项: A.栈 B.堆 C.数据段(静态区) D.代码段(常量区) globalVar在哪里选C staticGlobalVar在哪里选C staticVar在哪里选C localVar在哪里选A num1 在哪里选A char2在哪里选A *char2在哪里选A pChar3在哪里选A *pChar3在哪里选D ptr1在哪里选A *ptr1在哪里选B 【说明】 栈又叫堆栈--非静态局部变量/函数参数/返回值等等。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。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。 2、C语言中动态内存管理方式malloc/calloc/realloc/free
void Test ()
{// 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 );
}
calloc的作用创建空间然后初始化 【面试题】 1. malloc/calloc/realloc的区别 malloc、calloc 和 realloc 都是 C 语言中的内存分配函数它们的主要区别在于 malloc()分配指定大小的内存块但不进行初始化内存块中的内容是随机的。calloc()分配指定大小的内存块并将其初始化为 0。realloc()重新分配已分配的内存块的大小。如果新的大小比旧的大小更大则会分配新的内存块并复制旧内存块的内容到新的内存块中。如果新的大小比旧的大小更小则会将旧内存块的内容复制到新的内存块中并释放多余的内存。 2. malloc的实现原理【CTF】GLibc堆利用入门-机制介绍_哔哩哔哩_bilibili 3、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。 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;
} 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[]注意要匹配起来使用。 动态申请new一个数组后面若没有想要放进去的数据的话就以0来填充。 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()
{// 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)); // Cint* 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。 在申请自定义类型的空间时new会调用构造函数若有定义中的缺省值则在动态申请new一个数组后面没有元素填充时会自动将缺省值填充到数组里面去。 4、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。 以下是某个版本的原码 /*
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_FINALLYreturn;
}/*
free的实现
*/
#define free(p) _free_dbg(p, _NORMAL_BLOCK) 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。 5、new和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 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。 3.operator new是malloc的封装new T[N]是 operator new的封装一层套一层。 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。 以下代码是抛异常的体现执行到第五个时就申请空间申请不了会抛出异常 void Func()
{int* p1 new int[1024 * 1024 * 100];cout p1 endl;int* p2 new int[1024 * 1024 * 100];cout p2 endl;int* p3 new int[1024 * 1024 * 100];cout p3 endl;int* p4 new int[1024 * 1024 * 100];cout p4 endl;int* p5 new int[1024 * 1024 * 100];cout p5 endl;
}int main()
{try{Func();}catch(const exception e){cout e.what() endl;}return 0;
} 6、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(): 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;
} STL底层源码剖析 注意第一不要忘记释放第二不要交错使用。 若是注释部分运行则是没有了构造和析构部分使得operator new和operator delete部分成为野指针指向随机值。 7、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。不同的地方是从两个角度出发 用法 malloc和free是函数new和delete是操作符。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。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。 功能 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。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。
