【C++杂货铺】内管管理
时间：2024-04-01 07:30:58 来源：网络cs 作者：亙句 栏目：监控软件 阅读：
目录
🌈前言🌈
📁 C/C++中内存分布
📁 new 和 delete的使用
📁 new 和 delete的优点
📁 new 和 delete的原理
📂 operator new 和 operator delete函数
📂 内置类型
📂 自定义类型
📁 内存泄漏
📁 总结
🌈前言🌈
欢迎收看本期【C++杂货铺】，本期内容讲解C++内存管理。包含了C++中内存分布情况，如何进行内存管理，使用new和delete操作符开辟/释放空间等，此外将介绍C++中new 和 delete的优点和原理。
此外，本期内容可能会涉及到类和对象的部分概念，如果你还不是很了解，可以快速阅览以下文章：
【C++杂货铺】详解类和对象 [上]-CSDN博客
【C++杂货铺】详解类和对象 [中]-CSDN博客
【C++杂货铺】详解类和对象 [下]-CSDN博客
📁 C/C++中内存分布
程序运行会被加载到内存，程序的代码和数据则会在内存中存储在不同地方，通过内存地址进行访问。
内存地址是计算机中用来标识存储单元位置的一个唯一的数字。在计算机中，每个存储单元都有一个唯一的地址，通过这些地址可以访问和操作存储器中的数据。内存地址通常用十六进制表示。
为了方便管理不同的类型的数据，如全局变量和局部变量，就会在内存中划分出不同区域。
当然这只是简单的了解一下内存分布，如果你学过操作系统的内容，你就会知道，C/C++中的内存概念其实都是虚拟内存，不是真实的物理内存。
上图中，不同书籍可能会有偏差，如果只学过语言，只需要知道有栈，堆，数据段，代码段即可。其中栈存放局部变量，形参等数据，堆则是由程序员自己手动开辟，存放数据。
所以，堆区则是我们进行内存管理的区域了。
📁 new 和 delete的使用
学过C语言可能知道，想要在C语言中开辟内存空间需要使用malloc函数，释放资源使用free函数。
下图是malloc和free函数的使用示例。
开辟1个int类型数据的空间int* pa = (int*)malloc(sizeof(int));if(pa == NULL ) return 1;free(pa);开辟10个int类型数据的空间int* parr = (int*)malloc(sizeof(int) * 10 );释放连续地址空间只需要给出首元素地址即可free(parr);我们可以看出使用malloc函数非常的不方便，例如只开辟空间，不能完成初始化；需要手动判断内存是否开辟成功。
此外，最重要的是，对于自定义类型，是需要构造函数初始化，但是malloc开完空间后，不能调用构造函数。
所以C++语言就引入了两个操作符new 和 delete。
下图是new 和 delete操作符的使用示例。
int* pa = new int;delete pa;int* parr = new int[10];delete[] parr;申请和释放单个元素的空间，使用 new 和 delete 操作符，申请和释放连续的空间，使用 new[] 和 delete[] ，注意：匹配起来使用
📁 new 和 delete的优点
上文中，我们已经知道了new 和 delete 操作符的部分优点：
1. 编译器会自动检查内存空间是否成功开辟，如果失败，则会抛异常。
2. 可以完成初始化的工作。对于自定义类型，会调用它的构造函数和析构函数。
int* pa = new int(1);//如果是不完全初始化，后面会用0代替。int* parr = new int(10){1,2,3,4,5};
📁 new 和 delete的原理
以上我们简单了解了new和delete操作符的基本使用，想要彻底掌握，我们就从底层了解new和delete的区别以及底层实现。
📂 operator new 和 operator delete函数
new 和 delete是用户进行动态内存申请和释放的操作符，operator new 和 operator delete是系统提供的全局函数，new在底层调用operator new全局函数来申请空间，delete底层通过operator delete全局函数来释放空间。
/*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 bytesvoid *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)通过两个全局函数的实现就知道了，operator new 实际通过malloc来申请空间，如果malloc申请成功直接返回（原地扩容），否则执行用户提供的空间不足的措施（异地扩容），如果用户提供改措施，则会继续申请，否则抛异常。
operator delete 最终通过free来释放空间。
📂 内置类型
如果申请的是内置类型的空间（int , double，指针...），new和malloc ，delete和free基本类似，不同之处在于：new 和 delete 是申请和释放单个元素空间，new[]和delete[]申请的是连续空间，释放连续的空间。而且new申请空间时会抛异常，malloc则会返回NULL。
📂 自定义类型
● new的原理
1. 调用operator new函数申请空间。
2. 在申请的空间上执行构造函数，完成对象的构造。
● delete的原理
1. 在空间上进行析构函数，完成对象资源的清理工作。
2. 调用operator delete函数释放对象空间。
● new[ ]的原理
1. 调用operator new[ ]函数，在operator new[ ]中实际调用operator new函数完成 N个对象空间的申请。
2. 在申请空间上调用N次构造函数。
● delete[ ]的原理
1. 在释放对象的空间上进行N次析构函数，完成N个对象中资源的清理。
2. 调用operator delete[ ]释放资源，实际在operator delete[ ]中调用operator delete[ ]了释放空间。
📁 内存泄漏
什么是内存泄漏：内存泄漏指因为疏忽或错误造成程序未能释放已经不再使用的内存的情况。内存泄漏并不是指内存在物理上的消失，而是应用程序分配某段内存后，因为设计错误，失去了对该段内存的控制，因而造成了内存的浪费。 内存泄漏的危害：长期运行的程序出现内存泄漏，影响很大，如操作系统、后台服务等等，出现内存泄漏会导致响应越来越慢，最终卡死。
📁 总结
以上，就是本期【C++杂货铺】内存管理的主要内容了，主要介绍了new和delete操作符的使用，有点及其底层原理。
此外，简单介绍了C/C++中内存分布情况，以及内存泄露的基本概念和危害。
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