【C++】C++动态内存管理

🏳️‍🌈C/C++内存分布

说明：

1.我们的代码并非放在代码段里的，而是以文件的形式存在磁盘上的。

代码经过编译链接形成的二进制指令，才是放进代码段里的。（即可执行代码）

2.“abcd”如果没有被const修饰，那是放在栈区的。经过const修饰为只读常量后，放在代码段。

练习：

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);
}

（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？

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？

答案：

CCCAA

AAADAB

🏳️‍🌈C++的内存管理方式

new/delete

C++在原有基础上(malloc之流) 引入了new和delete。

new的用法：

//动态申请一个int类型的空间
int*p1 = new int;
​
//动态申请一个int类型的空间，并初始化为10
int*p2 = new int(10);
​
//动态申请10个int类型的空间
int*p3 = new int[10];//动态申请10个int类型的空间,并将前三个分别初始化为1、2、3
int*p = new int[5]{1,2,3};   //注意：这种方式C++98是不支持的，C++11支持

delete的用法：

delete p1;
delete p2;
delete[] p3;
​
//注：下面这种写法是错误的
delete p1,p2;   //这样写仅能delete p1

delete是一个操作符，后面直接跟操作数，不需要像free那样接 ( )。

之前C语言中学到的malloc、calloc、free等，C++中照样是可以用的。

❓那么问题来了：new/delete 和 malloc/free 的区别是什么？

区别一：在对待自定义类型上

📖其实两者对待内置类型没有区别。

但是对于自定义类型，new /delete 除了开空间还会调用构造函数和析构函数。

可见，new/delete是为自定义类型准备的。

区别二：开辟失败时

malloc申请空间失败会返回NULL，所以需要进行检查

而new申请不需要做检查，因为申请失败它直接抛异常：

通过try-catch可以知道发生了什么异常：

结果：bad allocation

区别三：new/delete是关键字，而malloc/free是函数

new/delete操作自定义类型

class A
{
public:A() {cout << "A()" << endl;}~A() {cout << "~A()" << endl;}
};
​
int main()
{A* p1 = new A;  //new自定义类型delete p1;
​A* p2 = (A*)malloc(sizeof(A));  //malloc自定义类型free(p2);
​int* p3 = new int;   //new内置类型delete p3;
​int* p4 = (int*)malloc(sizeof(int));  //malloc内置类型free(p4);return 0;
}

结果：

可见，只有new/delete在操作自定义类型时，会自动调用构造和析构函数。

new/delete的底层原理

new/delete的底层原理其实是 调用了函数operator new / operator delete来申请和释放空间。

注：这里不是运算符重载，函数名就是operator new。

👁️‍🗨️我们来看一下函数operator new ：

void *__CRTDECL operator new(size_t size) _THROW1(_STD bad_alloc)
{void *p;while ((p = malloc(size)) == 0)  //通过malloc申请if (_callnewh(size) == 0){// 当内存不够，申请失败时// 这里会抛出bad_alloc 类型异常static const std::bad_alloc nomem;_RAISE(nomem);}return (p);
}

可见，operator new 实际也是通过malloc来申请空间，而operator delete是通过free来释放空间的。

既然本质还是用malloc，那兜这么一圈的意义何在？

开空间的同时封装了malloc，失败时能符合C++new的失败机制，即抛异常。

常考的笔试题

Q: malloc/free和new/delete的区别 ？

从本质上：1.new/delete是关键字，而malloc/free是函数。

从功能上：

2.malloc/free仅能开空间，而new/delete在开空间的基础上还能自动调用构造/析构函数。

3.malloc开空间时要算好具体开的字节数，而new不用，想开几个，[ ]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。