【C++】内存管理

如果大家学习过C语言那么一定知道内存管理，简单来说内存管理就是向堆申请空间的过程，C语言有malloc，calloc，realloc等函数来申请空间，free来释放申请的空间，C++也又属于自己的内存管理，比如用new来申请空间，用delete来释放空间等，下面就跟着我来一起学习吧！

一、C/C++内存分布

C/C++中程序内存区域划分：

1. 内核空间：用户代码不能读写。
2.  栈：又叫堆栈，存放非静态局部变量/函数参数/返回值等等，栈是向下增长的。

3. 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。

4. 堆：用于程序运行时动态内存分配，堆是可以上增长的。

5. 数据段：存储全局数据和静态数据。

6. 代码段：存储可执行的代码/只读常量 

在学习具体内容之前，我们先看一段代码：

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";
	const 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);
}

现在开始提问：

现有A、B、C、D四个选项，分别是栈、堆、数据段(静态区)、代码段(常量区)。

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？____

 大家先思考3分钟。

现在公布答案：

globalVar在哪里？__C__
staticGlobalVar在哪里？_C___
staticVar在哪里？__C__
localVar在哪里？_A___
num1 在哪里？__A__
char2在哪里？__A__
*char2在哪里？_A__
pChar3在哪里？__A__
*pChar3在哪里？_D___
ptr1在哪里？_A___
*ptr1在哪里？__B__

大家做对了吗？

 用一张图就可以搞清楚上面的关系。

 我们学习内存管理主要是针对堆上来开辟和释放空间。

二、C语言中动态内存管理方式

在C语言中主要用malloc/calloc/realloc/free这4个函数来动态管理内存。

void Test()
{
    int* p1 = (int*)malloc(20);
    if(p1 == NULL)
    {
        perror("malloc fail");
        return;
    }
	int* p2 = (int*)calloc(4, sizeof(int));
    if(p2 == NULL)
    {
        perror("calloc fail");
        return;
    }
	int* p3 = (int*)realloc(p2, sizeof(int) * 10);
    {
        if(p3 == NULL)
        {
            perror("realloc fail");
            return;
        }
    }

    free(p1);
	free(p3);
}

malloc、calloc、realloc它们三个都是在堆中开辟空间，但有所不同。

malloc和calloc都是直接开辟空间，但用malloc开辟的空间不会初始化，而用calloc开辟的空间所有字节会初始化为0。

而realloc是用来扩容，在已开好的空间的基础上扩容，若后面空间足够就直接扩容(p3==p2)，若后面空间不够就重新找一个足够的空间扩容(之前的p2指向的空间自动释放了)。所以直接free(p3)就可以了，不用free(p2)。

当然，当开辟的空间较大时，可能会发生开辟失败，返回NULL指针。对于realloc空间开辟失败返回NULL，但它扩容之前的那块空间不会被释放。

如果不释放内存，就会造成内存泄漏，影响程序正常运行。

三、C++内存管理方式

C语言内存管理方式在C++中可以继续使用，但有些地方就无能为力，而且使用起来比较麻烦(稍后会讲