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C++ :内存管理 new&delete
   

C++ :内存管理 new&delete

C++ :内存管理 new&delete,第1张

目录

内存区域划分

C++的动态内存的管理方式 

 new

new的基本使用方法 

【注意事项】 

delete 

【注意】

new和delete操作自定义类型 

operator new 和 operator delete 

【关于自定义类型new申请内存】

【原理】 

【调用顺序】 

【连续开辟空间问题】 

malloc/free和new/delete的区别


 内存区域划分

C++ :内存管理 new&delete,第2张

【说明】

  1. 栈又叫堆栈--非静态局部变量/函数参数/返回值等等,栈是向下增长的,栈是一种用于存储局部变量和函数调用信息的内存区域。
  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(被静态关键字修饰的变量)。
  5. 代码段--可执行的代码/只读常量。 

C++的动态内存的管理方式 

C语言内存管理方式在C++中可以继续使用,但有些地方就无能为力,而且使用起来比较麻烦,因 此C++又提出了自己的内存管理方式:通过new和delete操作符进行动态内存管理。 

 new

new 负责在 堆区heap 中找到一个足以满足要求的内存。new还有另外一种变体,被称为 定位new 运算符,能够指定使用具体的内存位置。

new的基本使用方法 

int main()
{
   int * p1 = new int;  // 表示在堆上开辟了一个int类型大小的对象空间
  
   int * p2 = new int[10]; // 表示在堆上开辟了十个int类型大小的对象空间
   int * p3 = new int(10); 
 //表示开辟了一个int类型大小的对象空间,并且将这个对象初始化为int类型的10
   int * p4 = new int[10]{1,2,3,4,5};
//表示开辟了十个int类型大小的对象空间,并且给十个空间的前五个对象进行初始化,之后的对象全部初始化为0
}
【注意事项】 

 在初始化之前,new仅仅只是在堆上开辟了空间,并没有进行初始化操作。

C++ :内存管理 new&delete,第3张

delete 

 delete 和free的功能一样,同样都是释放空间,但有与之不同。

int main()
{
   int * p1 = new int;  // 表示在堆上开辟了一个int类型大小的对象空间
   delete p1;
  
   int * p2 = new int[10]; // 表示在堆上开辟了十个int类型大小的对象空间
   delete[] p2;
   int * p3 = new int(10); 
 //表示开辟了一个int类型大小的对象空间,并且将这个对象初始化为int类型的10
  delete p3;
   int * p4 = new int[10]{1,2,3,4,5};
//表示开辟了十个int类型大小的对象空间,并且给十个空间的前五个对象进行初始化,之后的对象全部初始化为0
  
  delete[] p4;
 
  
}

【注意】

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[],需要注意匹配起来使用。 

如果是自定义类型那么需要进行匹配,但是如果不是自定义类型,则可以不匹配,但是最好需要匹配!

new和delete操作自定义类型 

在申请自定义类型的空间时,new会调用构造函数,delete会调用析构函数,而malloc与 free不会。 

//类A
class A
{
public:
//类A的构造函数的初始化列表
 A(int a = 0)
 : _a(a)
 {
 cout << "A():" << this << endl;
 }
//类A的析构函数
 ~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));//使用了malloc进行空间的开辟,但是没有初始化操作
 A* p2 = new A(1);//调用了A的构造函数并且开辟了空间,进行了初始化操作
 free(p1);
 delete p2;
 // 内置类型是几乎是一样的
 int* p3 = (int*)malloc(sizeof(int)); // malloc函数进行空间的操作
 int* p4 = new int;//new的空间开辟操作
 free(p3); 
 delete p4;
 
 //连续开辟空间的操作
 A* p5 = (A*)malloc(sizeof(A)*10);
 A* p6 = new A[10];
 free(p5);
 delete[] p6;
 
 return 0;
}

operator new 和 operator delete 

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在底层通过 operator delete全局函数来释放空间。 

 operator new 是对malloc的封装 ,operator delete是对free的封装

int * p1 = (int*)operator new(10*4);
//operator new 的用法而后malloc的用法一样,日常是不会使用的

【关于自定义类型new申请内存】

  1. malloc在调用失败后会返回空,但是C++是一种面向对象的,所以需要进行异常抛出,(malloc失败后是需要我们自己检查,或者我们提前写出一个失败后的检查机制,但是operator new 与new 是对malloc的封装,它封装的内部具有抛异常的函数)
  2. 但是operator new 和 malloc的用法一致,虽然多了一个检查内部异常,但是大部分程序员是不会使用的,程序员使用最多的还是new 和 delete 
  3. 而且,new 的内部其实是 operator new 和调用构造函数 ,而operator new 封装了 malloc 和检查异常功能
  4. new 的本质是一个操作符,它的底层是malloc函数,在编译器碰见new时就会自动转化为对应的代码指令

【原理】 

  • 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. 在空间上执行析构函数,完成对象中资源的清理工作
    2. 调用operator delete函数释放对象的空间 
  • new T[N]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. 在申请的空间上执行N次构造函数 
  • delete[]的原理
    1. 在释放的对象空间上执行N次析构函数,完成N个对象中资源的清理  
    2. 调用operator delete[]释放空间,实际在operator delete[]中调用operator delete来释 放空间 

C++ :内存管理 new&delete,第4张

【调用顺序】 

1.new-> operator new ->malloc ->operator new ->operator new + 构造函数 

2. new[] -> operator new []->operator new  -> malloc ->operator new ->operator new[] ->operator new [] + n次的构造函数

【连续开辟空间问题】 

C++ :内存管理 new&delete,第5张

自定义类型使用new连续开辟空间时, 所产生的字节数会比我们需要开辟的字节数多,这个原因其实是delete的书写格式造成的。

C++ :内存管理 new&delete,第6张

因为delete 释放数组空间的时候,是不会在[]内部加上数字的,所以需要有一个东西让delete知道要释放多少字节,而new []会多次一个字节的空间,这个空间就算存放一个数字,给予delete进行识别要释放多少字节 

 C++ :内存管理 new&delete,第7张

 当然,多开辟空间的问题只是针对于自定义类型,而内置类型并不需要多开辟空间,但是自定义类型也需要看情况:如果自定义类型没有写析构函数,而是编译器自动生成的析构函数则也不需要多开辟空间

C++ :内存管理 new&delete,第8张

同时,就算有析构函数但按照不匹配的写法,那么释放的位置就会出错,他少释放了最开始访问数字识别的位置 ,简单来说,有析构函数就会多开辟空间,但是不匹配的写法会少释放那个开辟的空间!

malloc/free和new/delete的区别

malloc/free和new/delete的共同点是:都是从堆上申请空间,并且需要用户手动释放。

不同的地方是: 

1.malloc和free是函数,new和delete是操作符

2. malloc申请的空间不会初始化,new可以初始化

3. malloc申请空间时,需要手动计算空间大小并传递,new只需在其后跟上空间的类型即可, 如果是多个对象,[]中指定对象个数即可

4. malloc的返回值为void*, 在使用时必须强转,new不需要,因为new后跟的是空间的类型

5. malloc申请空间失败时,返回的是NULL,因此使用时必须判空,new不需要,但是new需 要捕获异常

6. 申请自定义类型对象时,malloc/free只会开辟空间,不会调用构造函数与析构函数,而new 在申请空间后会调用构造函数完成对象的初始化,delete在释放空间前会调用析构函数完成 空间中资源的清理


 
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文章名称:《C++ :内存管理 new&delete》
文章链接:https://goodmancom.com/wl/175901.html