C++|内存管理(1)

C/C++内存分布

堆区

栈区

静态存储区

代码区

总结

C语言中动态内存管理方式：malloc/calloc/realloc/free

C++内存管理方式

new/delete操作内置类型

new和delete操作自定义类型

operator new与operator delete函数（重要点进行讲解）

operator new与operator delete函数（重点）

new和delete的实现原理

内置类型

自定义类型

new的原理

delete的原理

new T[N]的原理

delete[]的原理

C/C++内存分布

可划分为四大内存分区：堆、栈、全局/静态存储区和代码区。不同类型的变量存放的区域不同。

堆区

由编程人员手动申请，手动释放，若不手动释放，程序结束后由系统回收，生命周期是整个程序运行期间。

使用malloc或者new进行堆的申请，堆的总大小为机器的虚拟内存的大小。

new操作符本质上是使用了malloc进行内存的申请，new和malloc的区别如下：

（1）malloc是C语言中的函数，而new是C++中的操作符。

（2）malloc申请之后返回的类型是void*，而new返回的指针带有类型。

（3）malloc只负责内存的分配而不会调用类的构造函数，而new不仅会分配内存，而且会自动调用类的构造函数。

栈区

由系统进行内存的管理。主要存放函数的参数以及局部变量。

在函数完成执行，系统自行释放栈区内存，不需要用户管理。

整个程序的栈区的大小可以在编译器中由用户自行设定，VS中默认的栈区大小为1M，可通过VS手动更改栈的大小。64bits的Linux默认栈大小为10MB，可通过ulimit -s临时修改。

静态存储区

全局/静态存储区内的变量在程序编译阶段已经分配好内存空间并初始化。这块内存在程序的整个运行期间都存在，它主要存放静态变量、全局变量和常量。

注意：

（1）静态存储区内不存在未初始化的变量，是因为静态存储区内的变量若不显示初始化，则编译器会自动以默认的方式进行初始化。

（2）静态存储区内的常量分为常变量和字符串常量，一经初始化，不可修改。

静态存储内的常变量是全局变量，与局部常变量不同，

区别在于局部常变量存放于栈，实际可间接通过指针或者引用进行修改，

而全局常变量存放于静态常量区则不可以间接修改。

（3）字符串常量存储在全局/静态存储区的常量区。

代码区

存放程序体的二进制代码。比如我们写的函数，都是在代码区的。

总结

【说明】
1. 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。
2. 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。
3. 堆用于程序运行时动态内存分配，堆是可以上增长的。
4. 数据段--存储全局数据和静态数据。
5. 代码段--可执行的代码/只读常量。

C语言中动态内存管理方式：malloc/calloc/realloc/free

void Test ()
{int* p1 = (int*) malloc(sizeof(int));free(p1);// 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 );
}

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。

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[10];delete ptr4;delete ptr5;delete[] ptr6;
}