【C++初阶】一篇手撕内存管理

一，C/C++内存分布

从用途和存储的角度来看，在C/C++程序中有局部数据、静态数据、全局数据、常量数据、动态申请的数据五种主要的数据，各种数据的特点如下：

• 局部数据：随用随创建，存储在栈区，作用域只在局部，生命周期在局部，出了作用域就销毁。
• 静态数据：存储在数据段，作用域只在局部或当前文件，生命周期伴随程序“一生”。
• 全局数据：存储在数据段，作用域在全局，生命周期伴随程序“一生”。
• 常量数据：存储在代码段。
• 动态申请的数据：存储在堆区。

小Tips：这里需要注意char char2[] = “abcd”;，"abcd"是常量字符串，存储在代码段，但是char2只是一个局部域的数组，它会把这个常量字符串拷贝一份，存储在栈区，然后char2是数组名，表示数组首元素的地址，这里表示的就是拷贝过来存储在栈区的字符串的首元素地址，并不是表示代码段中常量字符串的首元素地址。其次，const并不会改变变量的存储区域，因为pChar3是一个局部变量，所以它还是存储在栈区，前面加const修饰，是因为它存的是代码段中常量字符串的首地址。可见只要是在局部创建的变量，只要前面没有加static修饰，那这个变量一定是存储在栈区。

📖总结：

• 栈：又叫堆栈，用于存放非静态局部变量、函数参数、返回值等等，栈是向下生长的。
• 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内存，做进程间通信。
• 堆：用于程序运行时动态内存分配，堆是向上增长的。
• 数据段：用于存储全局数据和静态数据。
• 代码段：用于存储可执行的代码/只读的常量。

二，C/C++内存管理方式

在学习C语言时，提到的4个内存管理函数malloc、realloc、calloc、free大家还记得嘛👀？忘了的话可以走传送门，回去看看。在C++中我们任然可以使用C语言中的内存管理方式，但有些地方就无能为力了，而且使用起来比较麻烦，因此C++中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。

2.1 new和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10
  int* ptr5 = new int(10);
  
  // 动态申请10个int类型的空间，不初始化
  int* ptr6 = new int[10];
  // 动态申请10个int类型的空间，并初始化前三个
  int* ptr7 = new int[10]{
   1,2,3};
  delete ptr4;
  delete ptr5;
  delete[] ptr6;
  delete[] ptr7;
}

小Tips：new对内置类型来说，和C语言一样，只是纯粹的开空间，对于动态申请到的空间，如果不进行人为初始化的话，里面存的都是随机值。动态申请并初始化，类型后面跟的是圆括号()，动态申请多个连续空间，类型后面跟的是方括号[]，如果要对这多个连续的空间初始化，可以在[]的后面跟{}，里面是初始化的数据，可以只初始化一部分，后面默认补0。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[]。

2.2 new和delete自定义类型

📖C语言的玩法
先来回顾一下，C语言中针对自定义类型是怎么玩的，以动态申请一个链表节点为例：

//节点类型
struct List_Node
{
   
	int _val;
	struct List_Node* _next;
};
//申请节点的函数
List_Node* BuyListNode(int x)
{
   
	List_Node* tmp = (List_Node*)malloc(sizeof(List_Node));
	if (nullptr == tmp)
	{
   
		perror("malloc");
		exit(-1);<