C&C++的内存管理

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。临时变量存储在栈中。建立栈帧本质是即用即销毁。
  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。（Linux）
  3. 堆用于程序运行时动态内存分配，堆是可以上增长的。
  4. 静态区/数据段–存储**全局数据和静态数据(static)**。
  5. 常量区/代码段–可执行的代码/只读常量。

例：

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const char*pChar="abcd";
//pChar是指针变量，在栈，*pChar是常量"abcd"位于常量区

int*ptr=(int*)malloc(sizeof(int)*4);
//ptr是指针变量，在栈，*ptr是指向堆上开辟的空间

C语言内存管理方式

辨析malloc calloc realloc

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>void* malloc (size_t size);
>void* calloc (size_t num, size_t size);
>void* realloc (void* ptr, size_t size);

calloc函数的功能是为 num 个大小为 size 的元素开辟一块空间，并且把空间的每个字节初始化为0。与函数malloc的区别只在于 calloc 会在返回地址之前把申请的空间的每个字节初始化为全0。

有时会我们发现过去申请的空间太小了，有时候我们又会觉得申请的空间过大了，那为了合理的时候内存，我们一定会对内存的大小做灵活的调整。那realloc函数就可以做到对动态开辟内存大小的调整。

C++内存管理方式

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new的意义：开空间+调用构造函数初始化。

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。

实现原理

operator new与operator delete函数

operator new 实际也是通过malloc来申请空间。

  • 如果 malloc申请空间成功就直接返回。
  • 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 最终是通过free来释放空间的。

new&delete

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

常见问题

malloc/free和new/delete的区别

共同点：

  • 都是从堆上申请空间，并且需要用户手动释放。

不同点：

特性与用法

  • 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

  • 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

  • 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

底层

  • 弥补C不足：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。

内存泄漏

危害：普通程序影响不大，长期运行的程序出现内存泄漏，影响很大。如操作系统、后台服务等等，出现 内存泄漏会导致响应越来越慢，最终卡死。