C++入门六式——内存管理

目录

C++内存管理方式

new和delete

操作内置类型

操作自定义类型

new和delete的优势

operator new和operator delete函数

new和delete的实现原理

内置类型

自定义类型

malloc/free和new/delete的区别


我们可以先看一下内存的分布式是怎么样的?

我们知道C语言中的动态内存管理是使用malloc,calloc,realloc和free。

可以从这里了解:

https://blog.youkuaiyun.com/2401_87588283/article/details/147097998?sharetype=blogdetail&sharerId=147097998&sharerefer=PC&sharesource=2401_87588283&sharefrom=mp_from_link

C++内存管理方式

new和delete

c++中通过new和delete操作符进行动态内存管理。

操作内置类型

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
//动态申请一个int类型的空间
int* ptr1 = new int;
	*ptr1 = 1;
//动态申请10个int类型的空间
int* ptr2 = new int[10];
//初始化
int* ptr3 = new int(1);
int* ptr4 = new int[10] {1, 2, 3};
//按照上面依次销毁
delete ptr1;
delete[] ptr2;
delete ptr3;
delete[] ptr4;
}

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[]。 

操作自定义类型

#include<iostream>
using namespace std;
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);
	p1 = NULL;
	delete p2;
	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。

new和delete的优势

  • malloc返回指针类型为void*,需要强制转换,new就不用。
  • new变量时,可以直接初始化。

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在底层通过调用operator delete全局函数来释放空间。

void *__CRTDECL operator new(size_t size) _THROW1(_STD bad_alloc)
{
// try to allocate size bytes
void *p;
while ((p = malloc(size)) == 0)
if (_callnewh(size) == 0)
{
// report no memory
// 如果申请内存失败了,这里会抛出bad_alloc 类型异常
static const std::bad_alloc nomem;
_RAISE(nomem);
}
return (p);
}
/*
operator delete: 该函数最终是通过free来释放空间的
*/
void operator delete(void *pUserData)
{
_CrtMemBlockHeader * pHead;
RTCCALLBACK(_RTC_Free_hook, (pUserData, 0));
if (pUserData == NULL)
return;
_mlock(_HEAP_LOCK); /* block other threads */
__TRY
/* get a pointer to memory block header */
pHead = pHdr(pUserData);
/* verify block type */
_ASSERTE(_BLOCK_TYPE_IS_VALID(pHead->nBlockUse));
_free_dbg( pUserData, pHead->nBlockUse );
__FINALLY
_munlock(_HEAP_LOCK); /* release other threads */
__END_TRY_FINALLY
return;
}
/*
free的实现
*/
#define free(p) _free_dbg(p, _NORMAL_BLOCK)

通过上面,我们可以看出operator new实际上是通过malloc函数来申请空间的,如果申请成功返回地址,否则,执行用户的面对空间不足的措施,不行就抛异常,operator delete实际上是通过free函数来释放空间的。

new和delete的实现原理

内置类型

如果是内置类型的空间,new和malloc,delete和free基本类似,不同的地方是:

new和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的空间,而且new在申请空间失败时会抛异常,malloc会返回NULL(需要检查)。

自定义类型

new的原理:
1.调用operator new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.再用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[]函数中实际调用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[]函数,在operator delete[]函数中实际调用operator delete函数完成N个对象空间的释放。

所以我们千万不能乱配对!!!

  • 当无析构函数的时候:

 

  • 有析构函数:

所以我们在使用new[]时,尽量要跟delete[]配对 。

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:
  1. malloc/free是函数,new/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申请多个空间要手动计算大小并传递,new只用在后面跟上类型,多个对象再加上[]就够了。
  4. malloc返回指针类型为void*,需要强制转换,new就不用。
  5. new在申请空间失败时会抛异常,malloc会返回NULL(需要检查)。
  6. 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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