c/c++部分知识总结

c/c++部分知识总结

1、C语言中malloc、calloc、realloc的不同


(1) malloc分配指定字节数的存储区。此存储区中的初始值不确定 
(2) calloc为指定长度的对象，分配能容纳其指定个数的存储空间。该空间中的每一位(bit)都初始化为0 
(3) realloc 更改以前分配区的长度(增加或减少)。当增加长度时，可能需将以前分配区的内容移到另一个足够大的区域，而新增区域内的初始值则不确定 
.分配函数时再分配 realloc()使我们可以增、减以前分配区的长度(最常见的用法是增加该区)。如果先分配一个可容纳长度为512的数组的空间，并在运行时填充它，但又发现空间不够，则可调用realloc扩充该存储空间。如果在该存储区后有足够的空间可供扩充，则可在原存储区位置上向高地址方向扩充，并返回传送给它的同样的指针值。如果在原存储区后没有足够的空间，则realloc分配另一个足够大的存储区，将现存的5 1 2个元素数组的内容复制到新分配的存储区。因为这种存储区可能会移动位置，所以不应当使用任何指针指在该区中。 
注意，realloc的最后一个参数是存储区的newsize(新长度)，不是新、旧长度之差。作为一个特例，若ptr是一个空指针，则realloc的功能与malloc相同，用于分配一个指定长度newsize的存储区。 


2、常见的内存泄露,C/C++如何进行内存泄露检测？


常见的内存泄露问题包括 ： 
堆内存泄露和系统资源泄露 
简单的潜在堆内存丢失和缓冲区覆盖 
来自资源错误管理的潜在堆内存丢失 
未初始化的指针 
两个错误的内存释放 
悬空指针 
（1）malloc/free 和 new/delete 没有配套使用，导致了内存泄露。 
内存泄露检测 
（2）配套使用 
malloc\realloc ------ free 
new \new[] ---------- delete \delete[] 


3、malloc/free和 new/delete的区别

区别：malloc和free是c语言的申请内存的方式，c语言中没有构造这一概念，malloc只是申请空间，并不会初始化，当申请空间失败后返回0，而且free仅仅释放工作；
new int（内置类型） 不会调用构造函数，只有new +自定义类型才会调用构造函数。
New []一个类的时候，当我们自己定义一个析构函数时会在1前面多开辟4个字节，用来决定析构多少次，当使用系统的析构函数的时候，不会多开辟4个字节。
New申请空间的底层代码实现也是调用malloc来完成。不过对malloc进行了封装，c语言中当malloc申请空间失败后会返回0，c++中申请失败会抛异常，因此在c++中new一块空间不用检测是否申请到空间，直接使用就可以了。

``
底层实现如下：

void *__CRTDECL operator new(size_t size) _THROW1(_STD bad_alloc)
        {       // try to allocate size bytes
        void *p;
        while ((p = malloc(size)) == 0) //当申请空间失败抛异常
                if (_callnewh(size) == 0)
                {       // report no memory
                static const std::bad_alloc nomem;
                _RAISE(nomem);
                }
        return (p);
        }

4、new/new[]/delete/delete[]的执行过程

New 类-> operator new -> maloloc -> 构造函数
Delete -> operator delete -> free ->析构函数->free

New[] +类 -> operator new[]->operator new -> malloc ->构造函数
Delete[] ->operator delete[]->operator delete->析构函数->free

5、熟悉–>operator new 和定位new表达式


定位new表达式的用途，当一块空间使用了malloc 申请好了之后，但是malloc中没有构造函数，但是c++中需要调用构造函数证明一个类的生成，这时候就可以使用定位new表达式 
Char* tmp = （char*）malloc（10） 
New（tmp）AA //AA是一个类 


6、一个类如何只在堆上创建对象

``` 
在C++中，类的对象建立分为两种，一种是静态建立，如A a；另一种是动态建立，如A* ptr=new A；这两种方式是有区别的。 
1、静态建立类对象：是由编译器为对象在栈空间中分配内存，是通过直接移动栈顶指针，挪出适当的空间，然后在这片内存空间上调用构造函数形成一个栈对象。使用这种方法，直接调用类的构造函数。 
2、动态建立类对象，是使用new运算符将对象建立在堆空间中。这个过程分为两步，第一步是执行operator new()函数，在堆空间中搜索合适的内存并进行分配；第二步是调用构造函数构造对象，初始化这片内存空间。这种方法，间接调用类的构造函数。

7、一个类如何只在栈上创建对象 

``` 
编译器在为类对象分配栈空间时，会先检查类的析构函数的访问性，其实不光是析构函数，只要是非静态的函数，编译器都会进行检查。如果类的析构函数是私有的，则编译器不会在栈空间上为类对象分配内存。因此，将析构函数设为私有，类对象就无法建立在栈上了。代码如下： 
class A 
{ 
public: 
A(){} 
void destory(){delete this;} 
private: 
~A(){} 
};

只能在栈上分配类对象 
只有使用new运算符，对象才会建立在堆上，因此，只要禁用new运算符就可以实现类对象只能建立在栈上。虽然你不能影响new operator的能力（因为那是C++语言内建的），但是你可以利用一个事实：new operator 总是先调用 operator new,而后者我们是可以自行声明重写的。因此，将operator new()设为私有即可禁止对象被new在堆上。代码如下： 
class A 
{ 
private: 
void* operator new(size_t t){} // 注意函数的第一个参数和返回值都是固定的 
void operator delete(void* ptr){} // 重载了new就需要重载delete 
public: 
A(){} 
~A(){} 
}; 
``

8、扩展：探索malloc的实现方式

```
关于VirtualAlloc函数：
   其实在windows中在对管理器上提供了几个函数用来创建、分配、释放和销毁堆空间（我们申请的空间是在堆上的），从而实现了分配算法。

HeapCreat：创建一个堆
HeapAlloc：在堆里分配空间
HeapFree：释放分配的内存
HeapDestroy：销毁一个堆

     这里的HeapCreat便是创建一个堆空间它申请内存空间便是通过VirtualAlloc函数来实现的。HeapAlloc函数是在堆空间里面给用户分配小的内存空间，如果内存不足它也能通过VirtualAlloc向系统申请更多的内存。

Malloc函数：
     malloc函数其实是上面几个Heap操作函数的包装。
     堆空间是程序申请出来的一大块空间，当我们用malloc函数申请空间的时候大小是不确定的，有可能是很小的一块空间也有可能是很大的一块空间，所以对堆空间也是需要一定的方法进行管理的，当你需要申请空间的时候按照你申请的大小以一定方法分配给你。
     这就是分配算法，分配算法有很多种，对于不同的场合是有不同的分配算法的。在这里只简单的描述一下几种简单的算法。
Malloc底层实现：http://www.cnblogs.com/MrListening/p/5538665.html
1.  空闲链表
 2. 位图
位图有它的优点：
     比空闲链表更加稳定，因为可以对数组进行备份，而且就算某个块损坏，也不会影响整个位图其他的块空间。
     速度比较快还容易管理。
同时也有它的缺点：
    也容易造成块的浪费，因为毕竟它是整数倍的分配。
     当堆比较大的时候，可能这个位图会很大，数组很庞大，可能效率也并不像想象那么快。
3.  对象池
     还有一种方法是对象池，也是把堆空间分成了大小相等的一些块，它是认为某些场合每次分配的空间都相等，所以每次就直接返回一个块的大小，它的管理方法可以是链表也可以是位图。因为不用每次查找合适的大小的内存返回，所以效率很高。     
      其实在实际的应用中，堆的分配算法有很多，上面的三种只是其中简单的几种，而且在实际分配中它是根据应用场景可能对应不同的分配算法，也可能是多种算法的结合。只有这样才会达到高效的这么一个原则。