文章目录
- 前言
- 1.C++中内存空间的划分
- 2.C++内存管理方式
- 1.对内置类型的处理
- 2.对自定义类型的处理
- 3.new和delete实现原理
- 4.定位new
- 3.总结
- 1. malloc/free和new/delete的区别
- 2. 内存泄漏
前言
C++中的内存空间划分和C语言是很像的，基本上区别不大。但是因C++中，引入了类和对象的概念，涉及到内存空间资源申请和释放的时候，C++提供了另一套内存管理的函数，不再是像C语言那样使用malloc free等相关函数了。本文就围绕C++的内存管理进行简单介绍。
1.C++中内存空间的划分
C++的内存划分和C语言基本一致，大致如下图所示。
为了更好的理解C++中的内存划分我们可以试着分析如下代码中的变量所处的内存位置。
globalVar在哪里？ staticGlobalVar在哪里？ staticVar在哪里？ localVar在哪里?
num1 在哪里？ char2在哪里？ * char2在哪里? pChar3在哪里？ * pChar3在哪里？ptr1在哪里？ * ptr1在哪里？
galobalVar和staticGlobalVar一个是全局变量一个是静态变量，它们处于数据段；staticVar和localVal一个是静态变量一个是函数体内的局部变量，前者处于数据段后者处于栈区；num1和char 2也都是函数题内的局部变量存在于栈区；*char 2是数组名解引用，数组名是首元素地址，所以*char2也是存在于栈区。pChar3是函数体内的局部变量，也是存在于栈区，pChar3解引用后是拿到常量字符串"abcd"的地址，也就是*pChar3是指向常量字符串的，常量字符串存在于代码段，*pChar3就存在于代码段。prt1是也是函数体内的局部变量，也是存在于栈区。*ptr1是指向从堆中申请的空间，所以*prt1是堆区。
sizeof(num1) ?; sizeof(char2) ?; strlen(char2) ? sizeof(pChar3) ?; strlen(pChar3) ?sizeof(ptr1) ?
num1是数组名那求是求数组大小,第1个值为40，第2个值也是求数组大小就是5，因为/0也需要计算。第3个值是求字符串的长度也就是4，第4个值求指针变量的大小也就是4或者8，第5个值求的字符串的长度，因为pChar3是字符串地址，所以值为4，第6个是求指针变量的大小也就是4或者8.以上单位都是字节。
2.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.对内置类型的处理
我们看到new 申请空间能进行初始化，delete 和new除了使用方式和malloc free不同外其他的地方好像都差不多。
delete new和malloc free最大的不太体现在对自定义类型的处理上
2.对自定义类型的处理
对于自定义类型的处理我们来看看如图所示的代码样例。
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.对于内置类型的处理基本上没啥区别。可能有人会说直接 free掉申请自定义类型空间不也能正常使用吗？那我们来看看这样的一段代码。
new的时候我们new[ ]中指定空间个数 delete[ ]的时候为啥不用呢?在vs中new在开空间的时候会多开一个空间用来保存所开空间的个数，delete的时候就会拿到这个数据进行释放。
3.new和delete实现原理
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。
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。这里要着重说明：operator new和operator 不是重载，只是函数名刚好命名成这样。
对于内置类型
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。new同时还能进行初始化，malloc做不到这点。
对于自定义类型
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
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
4.定位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对象。
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。所谓内存池可以简单理解为一大块存放内存空间的池子，其实malloc的空间都是从内存池申请的，因为频繁的向系统申请空间太麻烦且效率底下，内存池便应运而生。
代码示例
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.但是实际上一般不会用到定位new，了解即可。
3.总结
1. 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
2. 内存泄漏
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。
我们平时在写代码的时候一定要注意及时释放申请的空间。
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