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【C++系列】-----------内存管理

article 2024/10/30 15:30:54

c++内存管理（涉及：数据在内存中的分布、new和delete使用、动态内存管理等）

文章目录

c++内存管理（涉及：数据在内存中的分布、new和delete使用、动态内存管理等）
前言
一、C/C++内存分布
二、C++中动态内存管理
- 2.1、 new/delete操作内置类型
- 2.2、 new和delete操作自定义类型
总结

前言

众所周知，c++没有提供（垃圾）回收机制,所以写C/C++程序常常会面临内存泄漏等问题，但是c++提供了对内存精细控制的方式，允许程序员以动态和手动的方式分配和释放内存。这种能力既带来强大的灵活性，也伴随着一定的挑战。下面我们一起看一下如何使用这些方法。

一、C/C++内存分布

下面我们通过一些经典例题来了解一些

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";//比较特殊，仔细阅读一下
    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)
}

1、选择：A、栈 B、堆 C、数据段（静态区） D、代码段（常量区）

globalVar在哪里？____ staticGlobalVar在哪里？____
staticVar在哪里？____ localVar在哪里？____
num1 在哪里？____
char2在哪里？____ *char2在哪里？___
pChar3在哪里？____ *pChar3在哪里？___

通过上面代码我们可以看到：
glovalVar是在Test函数体外创建的变量，即为全局变量，存放在数据段(静态区)中。
变量staticGlobalVar，也处在函数体之外，同时被关键字static修饰，即为全局静态变量，存放在数据段（静态区）中。
staticVar是在Test函数内部创建的静态变量，即为局部静态变量，存放在数据段(静态区)中。
localVar是在Test函数内部创建的变量，即为局部变量，存放在栈区。
num1是在Tese函数内部创建的数组的数组名，即为局部创建的多个普通变量，存放在栈区。
char2是在Test函数内部创建的数组的数组名，同num1。
、* char2是比较特殊的，因为char char2[] = “abcd”;这句代码的实质是用右边的字符串初始化数组（存储在栈中），在代码段（常量区）中有“abcd\0”字符串，拷贝一份存储在char2数组中（abcd只是一份拷贝对象，所占空间还是栈上开辟的）因此 * char2存放在栈中。
pChar3是在Test函数内部创建的const修饰的常指针变量(这里拓展个知识：const在修饰指针时，在*之前修饰，是指指针指向的)，实质还是一个局部创建的变量，只是该变量的值不能修改，因此pChar3存放在栈区。
*pChar3是对数组的的首元素进行解引用，*pChar3是常量字符串的第一个字符，字符常量存放在代码段(常量区)。
*ptr1是对数组的的首元素进行解引用，ptr1是通过动态开辟的空间，动态开在堆区申请空间，因此ptr1存放在堆区。

说明

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。
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。（了解一下）
堆用于程序运行时动态内存分配，堆是可以上增长的。
数据段–存储全局数据和静态数据。
代码段–可执行的代码/只读常量

二、C++中动态内存管理

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。

2.1、 new/delete操作内置类型

 void Test()
 {
     // 用法上，比malloc更简洁，不需要计算类型大小,并且可以对空间内容初始化（这点对内置类型还不太明显）
	int* p = (int*)malloc(sizeof(int));
    int* ptr4 = new int;
     // 动态申请一个int类型的空间并初始化为10
     int* ptr5 = new int(10);
     
     // 动态申请10个int类型的空间
     int* ptr6 = new int[10];
     // 动态申请10个int类型的空间，并将他们初始化
     int* ptr7 = new int[10]{1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
     delete ptr4;
     delete ptr5;
     delete[] ptr6;
     delete[] ptr7;
     free(p);
     }

在这里插入图片描述

2.2、 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()
{
	A* p1 = (A*)malloc(sizeof(A));
	if (p1 == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		exit(-1);
	}
	free(p1);
	A* p2 = new A(1);
	delete p2;
	return 0;
}