第C++動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理詳解目錄1.C/C++程序地址空間2.C語言動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理(1)malloc(2)calloc(3)realloc(4)free3.C++動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理(1)C++為什么要設(shè)計(jì)一套自己專屬的動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理方式(2)new/delete定義1)new/delete操作內(nèi)置類型2)new/delete操作自定義類型(3)new/delete的實(shí)現(xiàn)原理4.malloc/free和new/delete的區(qū)別共同點(diǎn)：

不同點(diǎn)：

5.內(nèi)存泄漏總結(jié)

1.C/C++程序地址空間

計(jì)算機(jī)物理內(nèi)存的大小是固定的，在32位系統(tǒng)上，地址空間可達(dá)4G（2^32），這4G按照3:1的比例分配給用戶進(jìn)程和內(nèi)核。程序地址空間的構(gòu)成：從上往下依次是：內(nèi)核空間、棧區(qū)、共享區(qū)、堆區(qū)、未初始化數(shù)據(jù)區(qū)、初始化數(shù)據(jù)區(qū)、代碼區(qū)。而動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理所申請(qǐng)的空間都是在堆區(qū)，在堆區(qū)動(dòng)態(tài)開辟的空間都需要我們手動(dòng)去釋放它，否則會(huì)造成內(nèi)存泄漏。

內(nèi)核空間：操作系統(tǒng)相關(guān)代碼

棧區(qū)：從高地址向低地址增長(zhǎng)

共享區(qū)：加載動(dòng)態(tài)庫，共享內(nèi)存

堆區(qū)：從低地址向高地址增長(zhǎng)

未初始化全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)

已初始化全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)

代碼區(qū)：可執(zhí)行代碼及只讀常量

2.C語言動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理

(1)malloc

void*malloc(size_tsize);

malloc()函數(shù)只有一個(gè)參數(shù)，即要分配的內(nèi)存空間的大小。

如果開辟成功，則返回一個(gè)指向開辟好空間的指針，如果開辟失敗，則返回一個(gè)空指針，因此每次申請(qǐng)完空間都需要判空。

malloc()函數(shù)返回值的類型是void*，在使用時(shí)需要自己強(qiáng)制轉(zhuǎn)換。

(2)calloc

void*calloc(size_tnum,size_tsize);

calloc()函數(shù)有兩個(gè)參數(shù)，分別是元素的數(shù)目和每個(gè)元素的大小，這兩個(gè)參數(shù)的乘積就是要分配的內(nèi)存空間的大小。

malloc申請(qǐng)后空間的值是隨機(jī)的，并沒有進(jìn)行初始化，而calloc在申請(qǐng)后，對(duì)空間逐一進(jìn)行初始化，并設(shè)置值為0;

calloc由于給每一個(gè)空間都要初始化，所以效率必然比malloc低。

(3)realloc

void*realloc(void*ptr,size_tsize);

realloc()函數(shù)就實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)態(tài)開辟內(nèi)存大小的調(diào)整。

realloc()函數(shù)包含兩個(gè)參數(shù)，分別是要調(diào)整的內(nèi)存地址和調(diào)整的新大小。

realloc在調(diào)整內(nèi)存空間時(shí)有兩種情況：

情況1：原有空間之后有足夠大的空間，我們就把需要擴(kuò)展的內(nèi)存直接放到原來空間的后面，原來空間的數(shù)據(jù)不發(fā)生變化。

情況2：原有空間之后沒有足夠大的空間，那就在堆上找一個(gè)合適大小的連續(xù)空間，將原來內(nèi)存中的數(shù)據(jù)移動(dòng)到新空間，然后將這個(gè)新空間的地址返回。

(4)free

void*free(void*ptr);

free函數(shù)用來釋放動(dòng)態(tài)開辟的函數(shù)。

3.C++動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理

(1)C++為什么要設(shè)計(jì)一套自己專屬的動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理方式

C++作為一門在C語言的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的語言，它本身是完全兼容C語言的，也就是說，C語言的動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理方式在C++中依舊可以正常使用。那它為什么還要設(shè)計(jì)一套屬于自己的動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理方式呢？

在C++中，使用malloc/free申請(qǐng)或釋放內(nèi)置類型的空間并沒有任何問題，但我們知道C++引入了類和對(duì)象的概念，而這一點(diǎn)帶來的影響就是并不能使用malloc從堆上為對(duì)象申請(qǐng)空間，因?yàn)閙alloc并不會(huì)去主動(dòng)的去調(diào)用構(gòu)造函數(shù)，這意味著其并不能成為真正的對(duì)象。所以如果使用malloc只是申請(qǐng)了一段和對(duì)象同樣大小的空間而言，并非對(duì)象。同理使用free并不能釋放堆上對(duì)象的空間，因?yàn)閒ree并不會(huì)調(diào)用析構(gòu)函數(shù)去釋放對(duì)象中的資源。

而且C++所提供的動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理方式使用起來更加方便、簡(jiǎn)單，對(duì)用戶更加友好，并且不用去擔(dān)心空間可能會(huì)申請(qǐng)失敗的情況。

(2)new/delete定義

new操作符的格式：

new類型;

new類型(初值);

new類型[];

delete操作符的格式：

delete指針變量；

delete[]指針變量；

1)new/delete操作內(nèi)置類型

intmain(){

int*p1=newint;//動(dòng)態(tài)申請(qǐng)一個(gè)int類型的空間

int*p2=newint(10);//動(dòng)態(tài)申請(qǐng)一個(gè)int類型的空間并初始化為10

int*p3=newint[3];//動(dòng)態(tài)申請(qǐng)10個(gè)int類型的空間

//釋放申請(qǐng)的空間

deletep1;

deletep2;

delete[]p3;

return0；

2)new/delete操作自定義類型

//定義一個(gè)簡(jiǎn)單的類

classData{

public:

//構(gòu)造函數(shù)

Data(intdata=0):_data(data)

cout"Data():"thisendl;

//析構(gòu)函數(shù)

~Data()

cout"~Data():"thisendl;

private:

int_data;

intmain()

Data*d1=newData;//申請(qǐng)單個(gè)Data類型的對(duì)象

Data*d2=newData(10);//申請(qǐng)單個(gè)Data類型的對(duì)象并初始化

Data*d3=newData[5];//申請(qǐng)5個(gè)Data類型的對(duì)象

//依次釋放申請(qǐng)的對(duì)象資源

deleted1;

deleted2;

delete[]d3;

//使用new/delete為類對(duì)象申請(qǐng)或釋放空間時(shí)會(huì)主動(dòng)調(diào)用構(gòu)造函數(shù)/析構(gòu)函數(shù)完成對(duì)象的構(gòu)造/資源的清理。

return0;

(3)new/delete的實(shí)現(xiàn)原理

new和delete在堆上申請(qǐng)和釋放空間的時(shí)候，在底層實(shí)際上調(diào)用的是operatornew和operatordelete兩個(gè)全局函數(shù)。

而operatornew和operatordelete最終還是調(diào)用malloc和free來申請(qǐng)和釋放空間。

1)new/delete內(nèi)置類型的原理

如果申請(qǐng)的是內(nèi)置類型的空間，new和malloc，delete和free基本類似，不同的地方是：new/delete申請(qǐng)和釋放的是單個(gè)元素的空間，new[]和delete[]申請(qǐng)的是連續(xù)空間，而且new在申請(qǐng)空間失敗時(shí)會(huì)拋異常，malloc會(huì)返回NULL。也就是說使用new操作符不需要進(jìn)行判空。

2)new/delete自定義類型的原理

new的原理

1.調(diào)用operatornew函數(shù)申請(qǐng)空間

2.在申請(qǐng)的空間上執(zhí)行構(gòu)造函數(shù)，完成對(duì)象的構(gòu)造

delete的原理

1.在空間上執(zhí)行析構(gòu)函數(shù)，完成對(duì)象中資源的清理工作

2.調(diào)用operatordelete函數(shù)釋放對(duì)象的空間

new[]的原理

1.調(diào)用operatornew[]函數(shù)，在operatornew[]中實(shí)際調(diào)用operatornew函數(shù)完成N個(gè)對(duì)象空間的申請(qǐng)

2.在申請(qǐng)的空間上執(zhí)行N次構(gòu)造函數(shù)

delete[]的原理

1.在釋放的對(duì)象空間上執(zhí)行N次析構(gòu)函數(shù)，完成N個(gè)對(duì)象中資源的清理

2.調(diào)用operatordelete[]釋放空間，在operatordelete[]中實(shí)際調(diào)用operatordelete來釋放空間

4.malloc/free和new/delete的區(qū)別

共同點(diǎn)：

都是從堆上申請(qǐng)空間，并且需要用戶手動(dòng)釋放。

不同點(diǎn)：

1.malloc和free是函數(shù)，new和delete是C++中的操作符

2.malloc申請(qǐng)的空間不會(huì)初始化，new可以初始化

3.malloc申請(qǐng)空間時(shí)，需要手動(dòng)計(jì)算空間大小并傳遞，new只需在其后跟上類型即可

4.malloc的返回值為void*,在使用時(shí)必須強(qiáng)轉(zhuǎn)，new不需要，因?yàn)閚ew后跟的是空間的類型

5.malloc申請(qǐng)空間失敗時(shí)，返回的是NULL，因此使用時(shí)必須判空，new不需要，但是new需要捕獲異常

6.申請(qǐng)自定義類型對(duì)象時(shí)，malloc/free只會(huì)開辟空間，不會(huì)調(diào)用構(gòu)造函數(shù)與析構(gòu)函數(shù)，而new在申請(qǐng)空間后會(huì)調(diào)用構(gòu)造函數(shù)完成對(duì)象的初始化，delete在釋放空間前會(huì)調(diào)用析構(gòu)函數(shù)完成空間中資源的清理

5.內(nèi)存泄漏

內(nèi)存泄漏是指你向系統(tǒng)申請(qǐng)分配內(nèi)存進(jìn)行使用