C/C++内存管理

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1. C/C++内存分布

我们先来看下面的一段代码和相关问题
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";
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);
}

1. 选择题：
选项: A.栈 B.堆 C.数据段 D.代码段
globalVar在哪里？____ staticGlobalVar在哪里？____
staticVar在哪里？____ localVar在哪里？____
num1 在哪里？____

char2在哪里？____ *char2在哪里？___
pChar3在哪里？____ *pChar3在哪里？____
ptr1在哪里？____ *ptr1在哪里？____

答案为 CCCAA  AAADAB

栈由操作系统自动分配释放，无需我们手动控制，存放的内容有：函数返回地址、相关参数、局部变量和寄存器内容等。

堆由我们手动控制，存放的内容，有：用malloc, calloc, realloc等分配内存的函数分配得到的就是在堆上。

2. C语言中动态内存管理方式

C语言中，我们用malloc，calloc，realloc，free来进行动态内存管理。
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1.malloc和free

malloc函数用于向内存申请一块连续可用的空间，并且返回指向这块空间的指针。

若开辟成功，返回指向这块空间的指针

若开辟失败，返回NULL指针，因此malloc的返回值一定要做检查

使用完malloc函数要用free释放申请的内存空间

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>

int main()
{
	int* p = (int*)malloc(40);//开辟40个字节的栈空间
	if (p == NULL)            //检查是否为空指针
	{
		perror("malloc");
		return 1;
	}
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		*(p + i)=i;
	}
	free(p);                 //用完后释放空间，注意参数为首地址
	p = NULL;                //置为空指针
}    

2.calloc

使用和malloc差不多，但是申请的空间会被初始化为0，

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>

int main()
{
	int* p = (int*)calloc(10, sizeof(int));
	if (p == NULL)
	{
		perror("calloc");
		return 1;
	}
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		printf("%d  ", *(p + i)); //输出为 10个0
	}
	free(p);
	p = NULL;
}

3.realloc

void* realloc (void* ptr, size_t size)

realloc用于重新设置要开辟内存空间的大小，可以是增大或减小

指针ptr是指向先前使用 malloc、calloc 或 realloc 分配的内存块的指针。

size 是新开辟内存空间的大小

若原空间后面未开辟的空间足够使用，则返回原先的起始地址

若原空间后面未开辟的空间不足以填满新开辟内存空间，

则会在某个地址开辟所需要的空间，free掉原空间的地址，

并且返回新的地址的起始地址

若扩容失败，会返回空指针，因此也要检查是否是空指针

​

3. C++中动态内存管理

我们明白,C++兼容C语言，为了方便使用，C++也有自己的内存管理方式：new、delete操作符。

3.1 new/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3个int类型的空间
	int* ptr6 = new int[3];
	delete ptr4;
	delete ptr5;
	delete[] ptr6;
}

注意，在new一块新空间后，若要进行delete操作，前后的符号要对应。
如：上文new了一块3个int类型的空间，在delete时，也应在delete后加上[ ] .

3.2 new/delete操作自定义类型

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
class Test
{
public:
	Test()
		: _data(0)
	{
		cout << "Test():" << this << endl;
	}
	~Test()
	{
		cout << "~Test():" << this << endl;
	}
private:
	int _data;
};
void Test2()
{
	// 申请单个Test类型的空间
	Test* p1 = (Test*)malloc(sizeof(Test));
	free(p1);
	// 申请10个Test类型的空间
	Test* p2 = (Test*)malloc(sizoef(Test) * 10);
	free(p2);
}

void Test2()
{
	// 申请单个Test类型的对象
	Test* p1 = new Test;
	delete p1;
	// 申请10个Test类型的对象
	Test* p2 = new Test[10];
	delete[] p2;
}

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. 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和free是函数，new和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
4. 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
5. 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
6. 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

总结

以上就是今天要讲的内容。