Lesson5–C/C++内存管理
【本节目标】
- 1.C/C++内存分布
- 2.C语言中动态内存管理方式
- 3.C++中动态内存管理方式
- 4.operator new与operator delete函数
- 5.new和delete的实现原理
- 6.定位new表达式
- 7.常见面试题
C/C++内存分布
先看一段C语言代码和相关问题
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？__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__
2. 填空题：
sizeof(num1) = __40__;
sizeof(char2) = __5__; strlen(char2) = __4__;
sizeof(pChar3) = __4__; strlen(pChar3) = __4__;
sizeof(ptr1) = __4__;
char2局部变量在栈区
char2是一个数组，把后面常量串拷贝过来到数组中，数组在栈上，所以*char2在栈上
pChar3局部变量在栈区 *pChar3得到的是字符串常量字符在代码段
ptr1局部变量在栈区 *ptr1得到的是动态申请空间的数据在堆区
C语言中动态内存管理方式(malloc/calloc/realloc/free)
void Test ()
{
int* p1 = (int*) malloc(sizeof(int));
free(p1);
// 1.malloc/calloc/realloc的区别是什么？
int* p2 = (int*)calloc(4, sizeof (int));
int* p3 = (int*)realloc(p2, sizeof(int)*10);
// 这里需要free(p2)吗？
free(p3 );
}
一般来说这里是不用free的，因为p3realloc的原空间地址就是p2，realloc有两种实现方式，就是当p2后面的空间还足够的时候会在原地扩容，反之就会在其他一个地方找一块空间然后把p2的内容拷贝进去，但是不会free掉p2，所以最好还是free一下比较好
【面试题】
malloc/calloc/realloc
C++中内存管理的方式
new/delete操作内置类型
void test()
{
int* ptr = new int;//动态申请一个int类型的空间
int* ptr1 = new int(10);//动态申请一个int类型的空间并且初始化为10
int* ptr2 = new int[3];//动态申请3个int类型的空间
delete ptr;
delete ptr1;
delete[] ptr2;
}
new/delete操作自定义类型
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;
}
运行结果:
operator new和operator delete函数
/*
operator new：该函数实际通过malloc来申请空间，当malloc申请空间成功时直接返回；申请空间失败，
尝试执行空 间不足应对措施，如果改应对措施用户设置了，则继续申请，否则抛异常。
*/
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)
通过以上代码可以知道operator new实际也是通过malloc来申请的空间
operator new与operator delete的类专属重载
下面代码演示了，针对链表的节点ListNode通过重载类专属 operator new/ operator delete，实现链表节
点使用内存池申请和释放内存，提高效率。
struct ListNode
{
ListNode* _next;
ListNode* _prev;
int _data;
void* operator new(size_t n)
{
void* p = nullptr;
p = allocator<ListNode>().allocate(1);
cout << "memory pool allocate" << endl;
return p;
}
void operator delete(void* p)
{
allocator<ListNode>().deallocate((ListNode*)p, 1);
cout << "memory pool deallocate" << endl;
}
};
class List
{
public:
List()
{
_head = new ListNode;
_head->_next = _head;
_head->_prev = _head;
}
~List()
{
ListNode* cur = _head->_next;
while (cur != _head)
{
ListNode* next = cur->_next;
delete cur;
cur = next;
}
delete _head;
_head = nullptr;
}
private:
ListNode* _head;
};
int main()
{
List l;
return 0;
}
new和delete的实现原理
内置类型
自定义类型
定位new表达式是(placement-new)
A* a = new A;
new(a)A;//显示地调用构造函数,如果A构造函数有参数的话需要传参
a->~A();//显示地调用析构函数
常见面试题
malloc/free和new/delete的区别
内存泄漏
什么是内存泄漏，内存泄漏的危害是什么？
void MemoryLeaks()
{
// 1.内存申请了忘记释放
int* p1 = (int*)malloc(sizeof(int));
int* p2 = new int;
// 2.异常安全问题
int* p3 = new int[10];
Func(); // 这里Func函数抛异常导致 delete[] p3未执行，p3没被释放.
delete[] p3;
}
