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云顶之弈下累了 就来看看C/C++内存管理吧

开发技术 开发技术 2022-10-04 次浏览

目录

1、C/C++内存分布

内存区域分布图:

2. C语言中动态内存管理方式

1、malloc/calloc/realloc和free

malloc

calloc

realloc

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

3、new和delete的实现原理

内置类型

自定义类型

new的原理

delete的原理

new T[N]的原理

delete[]的原理

4、抛异常

面向过程

 面向对象

总结


1、C/C++内存分布

我们通过一段代码和相关问题来进入今天学习的课题。

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) = __4/8__; strlen(pChar3) = __4__;

sizeof(ptr1) = __4/8__;

大部分都比较简单,我在此主要解释一些容易错的:

*char2在哪里?

不难看出char2是数组名,所以我们知道数组名又是数组首元素的地址,那么对地址解引用就是首元素的值,所以肯定存放在栈中。

*pChar3在哪里?

有很多人分不清char2和pChar3。char2只是一个数组名,我们把"abcd"赋值给了char2这个数组,这个数组是可变的。pChar3则是一个指向一块常量字符串的指针,所以*pChar3是常量的。

指针大小

首先,在32位和64位指针占的大小是不一样的,32位指针占4字节,64位指针占8字节。

隐藏

char char2[] = "abcd"; //用双引号引起来的字符串默认在字符串后面加一个

所以sizeof(char2) = __5__;

内存区域分布图:

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 【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。

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。(Linux课程如果没学到这块,现在只需要了解一下)

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

1、malloc/calloc/realloc和free

malloc

在堆上分配一块连续的内存空间,并返回该内存空间的首地址,不做初始化。

calloc

与malloc相似,不过函数calloc() 会将所分配的内存空间中的每一位都初始化为零。

realloc

给一个已经分配了地址的指针重新分配空间,可以做到对动态开辟内存大小的调整。

3、C++内存管理方式

1.new/delete操作内置类型

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。


int main()
{
	//动态申请int和5个int数组
	int* p1 = (int*)malloc(sizeof(int));
	int* p2 = (int*)malloc(sizeof(int)*5);


	int* p3 = new int;
    //new一个int类型的空间
	int* p4 = new int[5];
    //new了10个int类型的空间

	delete p3;
	delete[] p4;

	int* p5 = new int(5);
    //new一个int类型的空间并初始化为5

}

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2.new和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 Test1()
{
 // 申请单个Test类型的空间
 Test* p1 = (Test*)malloc(sizeof(Test));
 free(p1);

 // 申请10个Test类型的空间
 Test* p2 = (Test*)malloc(sizeof(Test) * 10);
 free(p2);
}
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;
}

 调用Test1时:

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 调用Test2时:

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 综上所述: 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。

3、new和delete的实现原理

内置类型

如果申请的是内置类型的空间,new和malloc,delete和free基本类似,不同的地方是:new/delete申请和 释放的是单个元素的空间,new[]和delete[]申请的是连续空间,而且new在申请空间失败时会抛异常, malloc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

4、抛异常

面向过程

int main()
{
	char* p1 = (char*)malloc(1024u * 1024u * 1024u * 2u);
	if (p1 == nullptr)
	{
		printf("%dn", errno);
		perror("malloc fail");
		exit(-1);
	}
	else
	{
		printf("%pn", p1);
	}
	return 0;
}

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 面向对象

void BuyMemory()
{
	char* p2 = new char[1024u * 1024u * 1024u * 2u - 1];
}
int main()
{
	try
	{
		BuyMemory();
	}
	catch (const exception& e)
	{
		cout << e.what() << endl;
	}
	return 0;
}

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总结

面向对象的语言,处理错误的方式一般是抛异常,C++中也要求出错抛异常 -- try catch

面向过程的语言,处理错误的方式是 ->返回值+错误码解决

程序员灯塔
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