C/C++内存管理的底层调用逻辑

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💀本章内容:《C/C++内存管理的底层调用逻辑》的介绍✨

目录

  • C/C++内存分布
  • C语言中动态内存管理方式
  • C++中动态内存管理
  • operator new与operator delete函数
  • new和delete的实现原理
  • 定位new表达式(placement-new)

C/C++内存分布

  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。
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C语言中动态内存管理方式

malloc / calloc / realloc / free
C语言动态内存管理

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++中动态内存管理

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关键字+类型
释放使用delete
后面加[ ]是开多大的内存
后面加()是初始化

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;
}

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[],注意:匹配起来使用。
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数组初始化要用{}
如果没有完全初始化,后面会初始化成0
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C语言malloc是纯粹的开空间,那么C++不仅可以开空间还可以调用构造函数初始化
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C++开空间如果失败了,要求抛异常和C语言的处理方式截然不同。
try&catch捕获对象(后期详细讲解)

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。

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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。

new是调用operator new,operator new调用malloc开辟空间,并且开辟空间失败抛异常。
new是先调用operator new再调用构造函数。

delete 先调用析构函数,再调用operator delete释放空间。

new和delete的实现原理

内置类型:
如果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。
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。

定位new表达式(placement-new)

定位new/replacement new。
显示调用构造函数。
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象。
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

我们知道调用构造函数取决于编译器,不是我们想调用就调用的,在对象实例化的时候编译器会去调用构造函数,因为是特殊函数。

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。
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malloc不会调用构造函数,所以这里我们定位new调用构造函数
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