C++入门篇6 C++的内存管理

在学习C++的内存管理之前,我们先来回顾一下C语言中动态内存

int main()
{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));//calloc 可以初始化空间为0int* p3 = (int*)realloc(p2, sizeof(int) * 10);//realloc 是用来扩展空间的// 这里需要free(p2)吗?//不需要,因为如果p2后面空间够用,realloc会在p2后面直接增加空间//如果空间不够,那么会重新找一块足够大的空间给你,并将原先的内容拷贝过来,并释放原先的空间free(p3);return 0;
}

如果有不清楚的地方,可以去看我之前写的C语言的动态内存分配,回顾一下,有助于我们理解下面的内容


C++的内存管理

相较于C语言,C++创造了new和delete两个操作符来代替C语言中的几个函数,并且满足C++中创建销毁自定义类型对象时的一些需求,下面会详细介绍new和delete两个关键字的用法

一、基本的语法

1.对于内置类型,以int类型为例子,其他的一样

int main()
{int* p1 = new int;//开一个空间存放int,没有初始化int* p2 = new int(1);//开一个空间存放int,并初始化为1int* p3 = new int[10];//开空间存放10个int,没有初始化int* p4 = new int[10] {1,2};//开空间存放10个int,并将前2个初始化为1和2,剩下的为0,和数组的初始化相似//注意new和delete,new[]和delete[] 对应起来使用,因为不匹配的结果是未定义的delete p1;delete p2;delete[] p3;delete[] p4;return 0;
}

2.对于自定义类型

class A
{
private:int _x;int _y;
public:A(int x=1,int y=1):_x(x),_y(y){cout << "A()" << endl;}~A(){cout << "~A()" << endl;}
};int main()
{//malloc,free不会调用A的构造和析构函数A* p1 = (A*)malloc(sizeof(A));free(p1);cout << "--------------" << endl;//new,delete会调用A的构造和析构函数A* p2 = new A;delete p2;return 0;
}

 补充:

int main(){A* p1 = new A(1, 2);//初始化cout << "--------------" << endl;A* p2 = new A[5]{ A(1,2),A(1,3) };//用匿名对象初始化cout << "--------------" << endl;A* p3 = new A[5]{ 1,2,3 };//之前讲的,先发生隐式类型转换,再构造,拷贝构造,优化为直接构造delete p1;delete[] p2;delete[] p3;return 0;
}

二、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。

而这两个函数其实更贴近malloc和free函数,或者更准确的说,这两个函数的底层实现就是malloc和free,就多了一个功能会抛异常,不用我们再去判断malloc函数的返回值是否为NULL,而是直接抛异常,如下

int main()
{//两个函数的正常使用int* p = (int*)operator new(sizeof(int));operator delete(p);//抛异常的用法,这里就简单说一下原理,具体的可以自己找资料看看
//try里面无论是直接或间接的申请内存失败都会抛出一个异常,catch就会接收,并对异常进行打印之类的操作
//注意:只要抛了异常,那么代码会直接到catch,不会再走之后的代码try{int*t= (int*)operator new(0x7fffffff);cout << "hhhhh" << endl;}catch (exception& e){cout << e.what() << endl;}return 0;
}

 这个bad allocation的意思就是空间不够

三、new和delete的总结

从上面的讲诉中,我们能够得到:

1.内置类型
new和malloc,delete和free基本类似,不同的地方是:new能初始化,malloc不能,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能开空间,同时调用构造函数,delete能释放空间,同时调用析构函数,而malloc和free只能开空间和释放空间

四、定位new表达式(了解)

class A
{
public:A(int a = 0): _a(a){cout << "A():" << this << endl;}~A(){cout << "~A():" << this << endl;}
private:int _a;
};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));//开空间new(p2)A(10);//调用构造函数(这里相当于显式调用构造函数,一般情况下不能手动调用构造函数)p2->~A();//调用析构函数(析构函数可以手动调用)operator delete(p2);//释放空间return 0;
}

malloc-free和new-delete的详细区别如下:

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

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