C++的内存管理详细解释

一、C/C内存分布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。堆用于程序运行时动态内存分配堆是可以向上增长的。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。二、C语言中动态内存管理方式1、malloc/calloc/realloc区别共同点:都是C语言中用来进行动态内存申请的库函数申请的空间都在堆上用完之后必须使用free来进行释放返回值类型都是void*在接受返回的地址时必须要进行强转如果申请空间成功:返回的是空间的首地址如果失败返回的是NULL不同点:malloc返回值类型void*在接受返回的空间地址时必须要进行强转成功:空间首地址 失败:NULL参数:申请的空间所占总的字节数申请的空间在堆上使用完成后必须要使用free来进行释放calloc返回值一致参数列表:参数一表示元素的个数参数二表示单个类型的字节数功能:与malloc基本相同但是calloc会对其申请的空间进行初始化realloc(void* p, size_t size):将p所指向空间的大小调整到size字节p指向的是NULL:该函数的类似malloc假设:p所指向的空间总共占old个字节size old:将p所指向的空间缩小到size个字节----直接返回值p所指向空间的首地址size old:将p所指向的空间扩增到size个字节大一点:返回原空间的首地址大的多的多:申请新空间将旧空间中元素拷贝到新空间释放旧空间返回新空间的首地址三、C中动态内存管理new/deleteC为什么要搞一套动态内存管理首先C语言中的动态内存管理方式在C中仍然可以使用原因1、C语言中的方式比较麻烦—需要用户手动算字节数需要对返回结果强转需要判空需要包含头文件2、malloc、free:不会调用构造函数/析构函数new、delete在进行空间申请和释放时是会调用构造函数和析构函数的123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748// C中动态内存管理方式new/delete----申请单个类型的空间// new[]/delete[]-----申请释放一段连续的空间//注意1、new/delete不是函数是C中的关键字||操作符// 2、new的空间必须要有delete释放 new[]必须使用delete[]释放classTest{public:Test():_t(10){cout Test():this endl;}~Test(){cout ~Test():this endl;}int_t;};//new/delete和new[]/delete[]使用说明voidTest1(){int* p1 newint;int* p2 newint(100);int* p3 newint[10];int* p4 newint[10]{1,2,3,4,5,6,7,8,9,0};delete p1;delete p2;delete[] p3;delete[] p4;}voidTest2(){//malloc并不是创建了一个Test类型的对象只是在堆上申请了一块与Test类型大小相同的一块空间//因为malloc不调用构造函数Test* p1 (Test*)malloc(sizeof(Test));//malloc不会调用构造函数if(nullptr p1)return;//真正创建了一个对象该对象的空间在堆上Test* p2 newTest;//new在申请空间期间会调用构造函数free(p1);//:在释放空间期间不会调用析构函数delete p2;//:在释放空间期间会调用对象的析构函数}/*在C中如果想要在堆上申请空间1、采用C语言中的malloc、calloc、realloc但是并不能申请对象的空间2、采用new/new[]---可以调用构造函数注意如果使用new[]申请连续的空间是该类必须提供无参或全缺省的构造函数3、malloc/free,new/delete,new[]/delete[]必须成对使用否则会内存泄漏或者代码崩溃*/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[]四、实现原理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来释放空间五、面试常问问题1、malloc/free和new/delete的区别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1、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。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。