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五、C/C++内存管理

1、C/C++内存分布

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

3、C++内存管理方式 

1.new/delete操作内置类型

2.new和delete操作自定义类型 

4、operator new与operator delete函数  

5、new和delete的实现原理  

1.内置类型

2.自定义类型

6、定位new表达式(placement-new) 

7、malloc/free和new/delete的区别

五、C/C++内存管理

1、C/C++内存分布

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);
}

思考：选择题
选项: A.栈   B.堆   C.数据段(静态区)   D.代码段(常量区)
globalVar在哪里？选C           staticGlobalVar在哪里？选C        staticVar在哪里？选C            localVar在哪里？选A              num1 在哪里？选A                      char2在哪里？选A
*char2在哪里？选A                pChar3在哪里？选A                     *pChar3在哪里？选D                ptr1在哪里？选A                    *ptr1在哪里？选B

1. 栈又叫堆栈--非静态局部变量/函数参数/返回值等等。
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。
4. 数据段--存储全局数据和静态数据。
5. 代码段--可执行的代码/只读常量。

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

void Test ()
{// 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 );
}

calloc的作用：创建空间，然后初始化

3、C++内存管理方式 

1.new/delete操作内置类型

void Test()
{// 动态申请一个int类型的空间int* ptr4 = new int;// 动态申请一个int类型的空间并初始化为10int* ptr5 = new int(10);// 动态申请10个int类型的空间int* ptr6 = new int[3];delete ptr4;delete ptr5;delete[] ptr6;
}

动态申请new一个数组，后面若没有想要放进去的数据的话，就以0来填充。

2.new和delete操作自定义类型 

class A
{
public:A(int a = 0): _a(a){cout << "A():" << this << endl;}~A(){cout << "~A():" << this << endl;}private:int _a;
};int main()
{// new/delete 和 malloc/free最大区别是 new/delete对于【自定义类型】除了开空间还会调用构造函数和析构函数A* p1 = (A*)malloc(sizeof(A));A* p2 = new A(1);free(p1);delete p2;// 内置类型是几乎是一样的int* p3 = (int*)malloc(sizeof(int)); // Cint* p4 = new int;free(p3);delete p4;A* p5 = (A*)malloc(sizeof(A)*10);A* p6 = new A[10];free(p5);delete[] p6;return 0;
}

4、operator new与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_FINALLYreturn;
}/*
free的实现
*/
#define free(p) _free_dbg(p, _NORMAL_BLOCK)

5、new和delete的实现原理  

1.内置类型

2.自定义类型

void Func()
{int* p1 = new int[1024 * 1024 * 100];cout << p1 <<endl;int* p2 = new int[1024 * 1024 * 100];cout << p2 <<endl;int* p3 = new int[1024 * 1024 * 100];cout << p3 <<endl;int* p4 = new int[1024 * 1024 * 100];cout << p4 <<endl;int* p5 = new int[1024 * 1024 * 100];cout << p5 <<endl;
}int main()
{try{Func();}catch(const exception& e){cout << e.what() << endl;}return 0;
}

6、定位new表达式(placement-new) 

class A
{
public:A(int a = 0): _a(a){cout << "A():" << this << endl;}~A(){cout << "~A():" << this << endl;}private:int _a;
};// 定位new/replacement new
int main()
{// p1现在指向的只不过是与A对象相同大小的一段空间，还不能算是一个对象，因为构造函数没有执行A* p1 = (A*)malloc(sizeof(A));new(p1)A; // 注意：如果A类的构造函数有参数时，此处需要传参p1->~A();free(p1);A* p2 = (A*)operator new(sizeof(A));new(p2)A(10);p2->~A();operator delete(p2);return 0;
}