1、内存分布
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);
}
下面有几个问题：
- globalvar存放在哪里？ 答：数据段
- staticGlobalVal存放在哪里？答：数据段
- staticVar存放在哪里？ 答：数据段
- localVar存放在哪里？ 答：栈
- num1存放在哪里？ 答：栈
- char2存放在哪里？ 答：栈
- *char2存放在哪里？ 答：栈
- pChar3存放在哪里？ 答：栈
- *pChar3存放在哪里？ 答：代码段
- ptr1存放在哪里？ 答：栈
- *ptr1存放在哪里？ 答：堆
为什么存放在这些不同的位置呢？
C++/C内存分配有不同的位置
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：这是高效的I/O映射方式，用于装载一个动态内存库。用户可以使用系统接口创建共享内存，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：可执行代码/只读常量
2、C语言中动态内存管理方式：malloc/calloc/realloc/free
malloc：malloc有一个参数，在内存的动态存储区中分配一块长度为size字节的连续区域，参数size为需要的内存空间的长度，返回该区域的首地址
calloc：与malloc是相似的，只不过有两个参数，参数一和参数二之积为所需开辟的内存空间的大小，而且这个会将开辟的空间的每一位都初始化为0
realloc：这个可以给以及分配地址的指针重新分配空间
3、C++内存管理方式
C++有了相对于C不同的内存管理方式；通过new和delete操作符来进行动态内存管理
new/delete操作内置类型
void Test()
{//动态申请一个int类的空间int* ptr4 = new int;//动态申请一个int类型的空间并且初始化为10int* ptr5 = new int(10);//动态申请10个int类型的空间int* ptr6 = new int[10];//动态申请10个int类型的空间并且初始化int* ptr7 = new int[10] {10, 9, 8, 7, 6, 5};//上面的初始化剩余没被初始化的会被初始化0delete[] ptr6;
}【Attention】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[]，注意要匹配使用
new和delete操作自定义类型
class A
{
public:A(int a = 0):_a(a){cout << "A():" << this << endl;}~A(){cout << "~A():" << this << endl;}
private:int _a;
};int main()
{//new/delete 和 malloc/free 最大的区别是new/delete对于[自定义类型]除了开空间还会调用构造函数和析构函数A* p1 = (A*)malloc(sizeof(A));A* p2 = new A(1);free(p1);delete p2;//内置类型几乎是一样的int* p3 = (int*)malloc(sizeof(int));int* p4 = new int;free(p3);delete p4;A* p5 = (A*)malloc(sizeof(A) * 10);A* p6 = new A[10];free(p5);delete[] p6;return 0;
}注意：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
4、operator new 与 operator delete函数（重点）
operator new 和 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
int main()
{Stack* ps2 = (Stack*)operator new (sizeof(Stack));operator delete(ps2);Stack* ps1 = (Stack*)malloc(sizeof(Stack));assert(ps1);free(ps1);
}operator new实际是通过malloc来申请空间，如果malloc申请空间成功则直接返回，否则执行用户提供的空间不足应对措施，如果用户提供该措施就继续申请，否则就抛异常。operator delete最终就是通过free来申请空间的
5、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基本类型，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[]申请和释放的是连续空间，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，完成对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
6、定位new表达式(placement-new）
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是典型的初始化列表
class A
{
public:A(int a = 0):_a(a){cout << "A():" << this << endl;}~A(){cout << "~A()" << this << endl;}
private:int _a;
};//定位new/replacement new
int main()
{//p1现在指向的只不过是与A对象相同大小的空间，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，此时需要传参p1->~A();free(p1);A* p2 = (A*)operator new(sizeof(A));new(p2)A(10);p2->~A();operator delete(p2);return 0;
}7、常见面试题
malloc/free和new/delete的区别
相同点：malloc/free和new/delete的共同点是：都是从堆上申请空间，而且需要用户手动释放
不同点：
- 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且传递，new只需在其后面更上空间类型即可，如果是多个对象，[]中指定对象个数即可
- malloc的返回值是void*，在使用时必须强转，new则不需要，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，使用时必须判空，new则不需要，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，不会调用构造函数和析构函数，而new在申请空间后会调用构造函数完成对象初始化，delete在释放空间前会调用析构函数完成空间中资源的清理
什么是内存泄露，内存泄露的危害
什么是内存泄露：内存泄露指因为疏忽或走错屋造成程序未能释放已经不再使用内存的情况。内存泄露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
内存泄露的危害：长期运行的程序出现内存泄露，影响很大，如操作系统、后台服务，出现内存泄露会导致相应越来越慢，最终卡死
内存泄露的分类
堆内存泄露：
堆内存泄露是指程序执行中依据需要分配通过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释放，那么以后这部分空间将无法再被使用，就会产生Heap Leak
系统资源泄露：
指程序使用系统分配的资源，比如套接字、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的减少，系统执行不稳定
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