C/C++内存管理的底层调用逻辑

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💀本章内容：《C/C++内存管理的底层调用逻辑》的介绍✨

目录

• C/C++内存分布
• C语言中动态内存管理方式
• C++中动态内存管理
• operator new与operator delete函数
• new和delete的实现原理
• 定位new表达式(placement-new)

  C/C++内存分布

  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。
  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。

     

  C语言中动态内存管理方式

  malloc / calloc / realloc / free

  C语言动态内存管理

  void Test ()
  {
  	int* p1 = (int*) malloc(sizeof(int));
  	free(p1);
  	// 1.malloc/calloc/realloc的区别是什么？
  	int* p2 = (int*)calloc(4, sizeof (int));
  	int* p3 = (int*)realloc(p2, sizeof(int)*10);
  	// 这里需要free(p2)吗？
  	free(p3 );
  }
  

  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。

  new关键字+类型

  释放使用delete

  后面加[ ]是开多大的内存

  后面加（）是初始化

  void Test()
  {
  	  // 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[10];
  	  delete ptr4;
  	  delete ptr5;
  	  delete[] ptr6;
  }
  

  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。

  

  数组初始化要用{}

  如果没有完全初始化，后面会初始化成0

  

  C语言malloc是纯粹的开空间，那么C++不仅可以开空间还可以调用构造函数初始化

  

  C++开空间如果失败了，要求抛异常和C语言的处理方式截然不同。

  try&catch捕获对象（后期详细讲解）

  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。

  

  operator new与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在底层通过operator delete全局函数来释放空间。

  new是调用operator new，operator new调用malloc开辟空间，并且开辟空间失败抛异常。

  new是先调用operator new再调用构造函数。

  delete 先调用析构函数，再调用operator delete释放空间。

  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。

          定位new表达式(placement-new)

          定位new/replacement new。

          显示调用构造函数。

          定位new表达式是在已分配的原始内存空间中调用构造函数初始化一个对象。

          使用格式：

          new (place_address) type或者new (place_address) type(initializer-list)

          place_address必须是一个指针，initializer-list是类型的初始化列表

          我们知道调用构造函数取决于编译器，不是我们想调用就调用的，在对象实例化的时候编译器会去调用构造函数，因为是特殊函数。

          使用场景：

          定位new表达式在实际中一般是配合内存池使用。因为内存池分配出的内存没有初始化，所以如果是自定义类型的对象，需要使用new的定义表达式进行显示调构造函数进行初始化。

          

          malloc不会调用构造函数，所以这里我们定位new调用构造函数