C++初阶:C/C++内存管理、new与delete详解

本文详细介绍了C/C++中的内存分布,包括栈、堆、数据段和代码段,以及动态内存管理方法如malloc、calloc、realloc和free。重点讲解了C++中的new和delete操作,以及它们与C语言内存管理的不同之处,涉及自定义类型对象的构造与析构。同时介绍了operatornew和operatordelete的底层实现和placement-new的使用场景。

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之前结束了类与对象:今天进行下面部分内容的学习



1.C/C++内存分布

请添加图片描述

具体说明:

  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。栈上的内存分配和释放是通过编译器生成的代码来管理的,通常是通过在函数退出时进行清理来实现的
  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
  3. 堆用于程序运行时动态内存分配,堆是可以上增长的。堆上的内存通常需要手动管理,需要显式地分配和释放堆上的内存
  4. 数据段–存储全局数据和静态数据。全局数据和静态数据的销毁通常是在程序结束时由操作系统自动完成,二者的生命周期也是整个程序
  5. 代码段–可执行的代码/只读常量

下面根据具体代码来看:

int globalVar = 1;//全局变量,在静态区
static int staticGlobalVar = 1;//全局静态变量,在静态区

int main()
{
	static int staticVar = 1;//局部静态变量,在静态区。作用域只在这个函数内,但是生命周期是在整个程序
	int localVar = 1;//局部变量,在栈
	int num1[10] = { 1, 2, 3, 4 };//局部变量,在栈

	char char2[] = "abcd"; //局部变量,在栈。
	//其实[]这个符号:是把位于常量区的"abcd",拷贝到栈上,再去指向

	const char* pChar3 = "abcd";//pChar3在栈上,但是是直接指向常量区的"abcd"。所以*pChar3在常量区

	int* ptr1 = (int*)malloc(sizeof(int) * 4);//ptr1这个指针变量还是在栈,但是*ptr1是在堆上
	int* ptr2 = (int*)calloc(4, sizeof(int));
	int* ptr3 = (int*)realloc(ptr2, sizeof(int) * 4);
	free(ptr1);
	free(ptr3);

	return 0;
}

那全局变量和全局静态变量的区别是??

全局变量具有外部链接性,可以被其他文件中的函数访问。
静态全局变量具有内部链接性,只能被声明它的文件内的函数访问(本文件)


2.C语言中动态内存管理方式:malloc/calloc/realloc/free

  1. malloc()函数:
    • 功能:malloc函数用于在堆上动态分配指定大小的内存空间。
    • 语法:void* malloc(size_t size);
    • 返回值:如果分配成功,则返回指向分配内存的指针;如果分配失败,则返回NULL
  2. calloc()函数:
    • 功能:calloc函数用于在堆上动态分配指定数量、指定大小的内存空间,并将分配的内存空间初始化为0。
    • 语法:void* calloc(size_t num, size_t size);
    • 返回值:如果分配成功,则返回指向分配内存的指针;如果分配失败,则返回NULL
  3. realloc()函数:
    • 功能:realloc函数用于更改之前分配的内存块的大小,可以扩大或缩小内存块的大小。
    • 语法:void* realloc(void* ptr, size_t size);
    • 返回值:如果分配成功,则返回指向重新分配内存的指针;如果分配失败,则返回NULL。如果返回的指针与之前的指针不同,意味着内存块的大小或位置可能已经改变了。
  4. fre
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