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文章目录

前言一.内存的划分二.C语言中的中动态内存管理方式三.C++内存管理方式四.operator new与operator delete函数五.malloc/free和new/delete的区别总结

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前言

前面完成了对日期类的实现和习题，现在我们来看看C++中内存的管理和C++的模板这个特性

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一.内存的划分

在C++中，内存分成5个区，他们分别是堆、栈、自由存储区、全局/静态存储区和常量存储区。

栈，在执行函数时，函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建，函数执行结束时这些存储单元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中，效率很高，但是分配的内存容量有限。

堆，就是那些由new分配的内存块，他们的释放编译器不去管，由我们的应用程序去控制，一般一个new就要对应一个delete。如果程序员没有释放掉，那么在程序结束后，操作系统会自动回收。

自由存储区，就是那些由malloc等分配的内存块，他和堆是十分相似的，不过它是用free来结束自己的生命的。

全局/静态存储区，全局变量和静态变量被分配到同一块内存中，在以前的C语言中，全局变量又分为初始化的和未初始化的，在C++里面没有这个区分了，他们共同占用同一块内存区。

常量存储区，这是一块比较特殊的存储区，他们里面存放的是常量，不允许修改。

二.C语言中的中动态内存管理方式

我们之前学过C语言中的中动态内存管理方式，我们现在来回顾一下，malloc/calloc/realloc/free,也可以看之前的文章动态内存管理-CSDN博客

区别：

malloc:这个函数就是像内存申请一块连续可用的空间，并且返回指向这块空间的指针，所以我们运用这个函数的时候必须要用一个指针去接收他，如果开辟成功，他就会返回开辟好的指针，如果开辟失败，就会返回一个空指针，因此它的返回值一定要做检查。

calloc:这两个函数实际上是一样的，不管是他的初始化方式，还是他的功能都是与malloc函数是一样的，但是唯一不同的是malloc函数开辟的是随机值calloc函数开辟的空间会全部初始化把它们存放为0。

relloc:就是说如果我之前用malloc函数开辟的空间大小，如果我不满意的话。我就可以用这个relloc函数来调整之前的空间大小。

缺点：C语言的这种动态开辟，他是一种函数的调用，函数调用就会有栈空间的内存变化。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

三.C++内存管理方式

3.1内置类型

<code>int main()

{

// 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10

int* 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;

return 0;

}

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[]，注意：匹配起来使用。不然会报错。

3.2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));

A* p2 = new A(1);

free(p1);

delete p2;

return 0;

}

注意：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，内置类型是几乎是一样的

四.operator new与operator delete函数

只要知道一点就是: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：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。

这个是源码

<code>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

static const std::bad_alloc nomem;

_RAISE(nomem);

}

return (p);

}

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)

通过上述两个全局函数的实现知道，operator new 实际也是通过malloc来申请空间，如果 malloc申请空间成功就直接返回，否则执行用户提供的空间不足应对措施，如果用户提供该措施就继续申请，否则就抛异常。operator delete 最终是通过free来释放空间的。

五.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。

不同点是地方：

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释放。

补：还有一个知识点就是定位new,是 C++ 提供的一种特殊的 new 运算符，它允许在已经分配的内存地址上构造对象。这个联系内存池在讲解

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总结

这次是对C++的内存管理做了一个讲解，下次开始进入string的学习