C++初阶：内存管理

news2024/11/19 23:27:46

目录

  • 1. C/C++中各种资源的内存分布
    • 1.1 C/C++程序内存区域划分
    • 1.2 各资源的内存分布情况（练习）
  • 2. C++中的动态内存管理方式
    • 2.1 new/delete开辟内置类型空间
    • 2.2 new/delete开辟销毁自定义类型空间
  • 3. operator new 与 operator delete函数
  • 4. new与delete的实现原理
  • 5. 定位new表达式与池化计数
  • 6. malloc/free与new/delete的异同

1. C/C++中各种资源的内存分布

1.1 C/C++程序内存区域划分

正在执行的程序是在计算机的内存空间上运行的，C/C++为了程序的高效运行，将内存划分了多个区域来进行对不同特性种类资源的区别管理。

在这里插入图片描述

1.2 各资源的内存分布情况（练习）

//全局变量，数据段
int globalVar = 1;

//静态全局变量，数据段
static int staticGlobalVar = 1;
void Test()
{
    //静态变量，数据段
    static int staticVar = 1;

    //局部变量，栈
    int localVar = 1;

    //局部变量，数组，栈
    //sizeof(num1)，代表整个数组，40字节
    int num1[10] = { 1, 2, 3, 4 };

    //局部变量，字符数组，栈
    //sizeof(char2)，代表整个数组，5字节
    //strlen(char2)，字符串长度，4
    char char2[] = "abcd";

    //sizeof(pChar3)，指针，4/8字节
    //strlen(pChar3)，字符串长度，4
    //只读字符串，代码段
    const char* pChar3 = "abcd";

    //动态开辟空间，堆
    //ptr1指针，4/8字节
    int* ptr1 = (int*)malloc(sizeof(int) * 4);
    //calloc会用0进行申请空间的初始化
    int* ptr2 = (int*)calloc(4, sizeof(int));
    int* ptr3 = (int*)realloc(ptr2, sizeof(int) * 4);
    free(ptr1);
    free(ptr3);
}

2. C++中的动态内存管理方式

  1. 在编写程序时，我们时常需要一段可以动态增长我们可以控制其开辟与销毁的空间，C语言中我们学习过在内存中动态开辟空间的方式，我们通过malloc与free来进行空间开辟与销毁。
  2. 而C++中有新的动态开辟空间的方法，new与delete，它们在使用上更加方便，且可以应用于更广泛的场景，接下来，就让我们来进行对其的学习与使用。

2.1 new/delete开辟内置类型空间

new：

//开辟一个指定类型大小的空间
int* ptr1 = new int;

//为开辟的空间赋于指值
int* ptr2 = new int(10);

//开辟连续n个指定类型大小的空间
int* ptr3 = new int[10];

//连续空间的初始化赋值
int* ptr4 = new int[3]{1,2,3};

delete：

//释放大小为1个指定类型大小的空间
delete ptr1;

//释放大小为多个指定类型空间大小的空间
delete[] ptr3

注： new/delete 与 new[]/delete[] 必须配合使用，不能混用

2.2 new/delete开辟销毁自定义类型空间

  1. new/delete开辟自定义类型的动态空间，会自动调用自定义类型的构造与析构函数
class A
{
private:
    int _a;
public:
    A(int a = 0)
    	:_a(a)
    {
        cout << "A()" << endl;
    }
	
	A(const A& tmp)
	{
		_a = tmp._a;
		cout << "A(const A&)" << endl;
	}	

    ~A()
    {
        cout << "~A()" << endl;
    }
};

int main()
{
	A* pa1 = new A;
	delete pa1;
	
	A* pa2 = new A[3];
	delete[] pa2;
	return 0;
}
  1. 开辟自定义类型空间的初始化方式
A aa1;
A aa2;
A aa3;

//一段空间
//方法1：(用存在的对象)
A* pa1 = new A(aa1);
//方法2：（创建匿名对象）
A* pa2 = new A(A());
//方法3：(隐式类型转换，构造 + 拷贝构造，优化为构造)
A* pa3 = new A(3);

//多段空间
//方法1：
A* pa4 = new A[3]{aa1, aa2, aa3};
//方法2：
A* pa5 = new A[3]{A(), A(), A()};
//方法3：（前三个元素初始化为1，2，3，后面会赋值的部分会全部默认初始化为0，类似数组）
A* pa6 = new A[10]{1, 2, 3};

3. operator new 与 operator delete函数

  1. new和delete是我们进行动态内存申请和释放的操作符，而其实现空间的开辟与释放的方式为，去调用用名为operator new 和operator delete的两个函数。
  2. 这两个函数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，接下来就让我们来学习这两个函数的相关知识。（虽然名为operator，但与运算符重载无关，两者为全局函数）
  3. operator new与operator delete的实现，底层为直接调用malloc与free来实现空间的动态开辟，其用法也与malloc/free相同。（operator new与operator delete两者可以直接调用）
int* pa = (int*)operator new(sizeof(int));

*pa = 10;
cout << *pa << endl;

operator delete(pa);
  1. 既然operator new/delete实现依旧是调用malloc/free实现动态开辟空间，那为什么不去直接使用malloc/free？
  2. malloc申请空间失败会返回0（NULL），此返回值不符合面向对象的编程特性，所以C++对其进行了一层封装，使得申请空间失败后抛出异常，为了与malloc的封装匹配，于是将free也进行了封装，封装为operator delete。
  3. 调用抛出异常演示：
//连续申请空间，申请空间不足，开辟失败
void func_test()
{
    char* c1 = new char[1024 * 1024 * 1024];
    //cout << c1 << endl;
    //char类型的变量，流插入操作自动识别时会默认识别为字符串而不是指针
    cout << (void*)c1 << endl;

    //捕获异常的操作会改变执行流，不再执行下面操作，而会抛出异常
    //类似goto
    char* c2 = new char[1024 * 1024 * 1024];
    cout << (void*)c2 << endl;
}

int main()
{
	try
    {
        func_test();
    }
    catch (const exception& e)
    {
        cout << e.what() << endl;
    }

	return 0;
}

4. new与delete的实现原理

  1. 申请开辟自定义类型空间时，new操作符会先开辟出指定大小的空间，而后调用构造函数初始化开辟出的空间。（申请空间 + 调用构造）

在这里插入图片描述

  1. delelte销毁自定义类型的申请空间时，会先调用自定义类型的析构函数，而后再进行空间的销毁释放。（调用析构，销毁空间）

在这里插入图片描述

  1. new/delete操作符在编译时会直接按照上述调用步骤，生成汇编指令。（汇编调试，call，jump）
  1. new调用new，申请时，会先开辟空间，再调用构造，构造时再调用new。销毁时，会先调用析构，析构先销毁里层new申请的空间，而后再销毁外层new申请的空间。

在这里插入图片描述

class Stack
{
private:
    int* _a;
    int _capacity;
    int _top;
public:
    Stack(int n = 4)
    {
        cout << "Stack()" << endl;
        _a = new int[n];
        _top = 0;
        _capacity = 4;
    }

    ~Stack()
    {
        cout << "~Stack()" << endl;
        delete[] _a;
        _top = 0;
        _capacity = 0;
    }
};

int main()
{
    Stack* p1 = new Stack;

    delete[] p1;

	return 0;
}
  1. new/delete与new[]/delete[]不匹配使用可能会产生的风险与delete[]的工作原理：
    （汇编调试）
int main()
{
	Stack* p1 = new Stack[10];

	delete[] p1;
	
	return 0;
}

在这里插入图片描述

  1. 10个Stack类型的变量组成的空间大小应为120字节，可是，经过汇编调试后，大小却为124字节。这是因为，new[]申请连续的自定义类型空间时，会额外在头部申请一个四字节大小的空间用来存放申请的自定义类型空间个数，delete[]在析构时会向前调整四个字节，读取需要调用析构的次数。（delete获取需要调用析构的次数）

在这里插入图片描述

  1. 当使用delete去释放new[] 出的空间时，不会向前调整四个字节，而是调用一次析构函数后，从第一个元素的首地址释放空间，会导致内存泄漏。
  1. 编译器的优化：因为类A的成员变量只有一个int变量，且构造时没有开辟额外空间，当我们将类A的析构函数屏蔽后（没有使用析构的必要），当再次new[]一段连续空间时，将不再于头部开辟额外空间存储元素个数。delete所要做的就只是释放开辟的空间，这一点，使用free也同样可以做到。
class A
{
private:
    int _a;
public:
    A()
    {
        cout << "A()" << endl;
    }

    /*~A()
    {
        cout << "~A()" << endl;
    }*/
};

int main()
{
	A* pa = new A[10];

	//用delete去销毁new[]申请的空间
	delete pa;
	//free(pa);
	
	return 0;
}

5. 定位new表达式与池化计数

  1. 在前面的学习中我们了解到，类的析构函数可以显示调用，而构造函数却不可以。那么，当我们不使用new的方式开辟出自定义类型的空间后，有没有办法对这段空间使用构造函数进行初始化呢，接下来，我们引入定位new表达式。
//调用默认构造
new(指针：指定空间地址)类型
//赋予初始值
new(指针)类型(初始值)

示例：

class A
{
private:
    int _a;
public:
    A(int a = 0)
        :_a(a)
    {
        cout << "A()" << endl;
    }

    ~A()
    {
        cout << "~A()" << endl;
    }
};

int main()
{
	A* pa1 = (A*)operator new(sizeof(A));
	//调用构造
	new(pa1)A;
	//析构
	pa1->~A();
	//释放空间
	operator delete(pa1);
	
	A* pa2 = (A*)operator new(sizeof(A));
	//调用构造，并指定初始值
	new(pa1)A(10);
	pa2->~A();
	operator delete(pa2);

	return 0;
}
  1. 定位new应用场景：
    <1> 因为new申请动态开辟的空间是在堆上，很多时候我们需要频繁的调用申请空间，这样的效率非常低。
    <2> 所以，C++中创建了内存池来应对这一类问题，先提前申请出一大块空间备用，这块空间被称为内存池，当我们需要申请空间时，不用再去堆上申请，而是可以直接找内存池申请划分。
    <3> 这些申请来的空间（自定义类型）是已经开辟好的，这些空间没有调用构造函数进行初始化，无法使用，而定位new就可以解决这样的问题。

6. malloc/free与new/delete的异同

相同点：

  1. 都是于堆区上开辟空间，且都需要手动释放

不同点：

  1. malloc申请的空间不会进行初始化，而new申请出的空间可以进行初始化
  2. malloc申请空间需要计算空间大小，而new只需要指定对象个数
  3. malloc的返回必须要强转为对应类型的指针，而new在申请空间时就声明了类型
  4. malloc申请空间失败返回空，new申请失败抛出异常
  5. malloc开辟销毁空间时不会调用构造，析构函数，而new/delete开辟销毁空间时会调用构造与析构

本文来自互联网用户投稿，该文观点仅代表作者本人，不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。如若转载，请注明出处：http://www.coloradmin.cn/o/1514369.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符，请联系多彩编程网进行投诉反馈，一经查实，立即删除！

相关文章

逆变器功率软起斜率要求

逆变器功率软起斜率要求

安规说明 在NB32004中&#xff0c;有明确要求&#xff0c;有功功率调整速率不得超过正负10%Pn/min&#xff0c;包括起停机。 控制对象 控制功率最终是通过调整D轴电流给定来达到限制功率的目的&#xff0c;所以我们只要让D轴的电流给定限幅值按照10%/min增加就好了。 具体实…
阅读更多...
openAI key 与ChatGPTPlus的关系，如何升级ChatGPTPLus

openAI key 与ChatGPTPlus的关系，如何升级ChatGPTPLus

一、前言 先详细介绍一下Plus会员和Open API之间的区别&#xff1a; 实际上&#xff0c;这两者是相互独立的。举例来说&#xff0c;虽然您开通了Plus会员&#xff0c;并不意味着您就可以使用4.0版本的API。尽管这两个账户可以是同一个&#xff0c;但它们是完全独立的平台。 …
阅读更多...
ChatGPT提问技巧：可解释的软提示

ChatGPT提问技巧：可解释的软提示

ChatGPT提问技巧&#xff1a;可解释的软提示 可解释的软提示是一种既能控制模型生成的文本&#xff0c;又能为模型提供一定灵活性的技术。 具体做法是为模型提供一组受控输入和一些有关所需输出的附加信息。这种技术可以使生成的文本更具可解释性和可控性。 提示示例及其公式…
阅读更多...
DAY by DAY 史上最全的Linux常用命令汇总----man

DAY by DAY 史上最全的Linux常用命令汇总----man

man是按照手册的章节号的顺序进行搜索的。 man设置了如下的功能键&#xff1a; 功能键 功能 空格键 显示手册页的下一屏 Enter键 一次滚动手册页的一行 b 回滚一屏 f 前滚一屏 q 退出man命令 h 列出所有功能键 /word 搜索word字符串 注意&#xff1a…
阅读更多...
每日一题——LeetCode1678.设计Goal解析器

每日一题——LeetCode1678.设计Goal解析器

方法一 splice 将字符串转为数组&#xff0c;对数组进行遍历&#xff0c;碰到G保持不变&#xff0c;继续循环&#xff0c;碰到 ( 看他后一位&#xff0c;是 ) 则删除两个元素&#xff0c;添加一个 o &#xff0c;不是则删除四个元素&#xff0c;添加元素 al &#xff0c;最后将…
阅读更多...
JS ATM练习案例（复习循环知识）

JS ATM练习案例（复习循环知识）

需求&#xff1a;用户可以选择存钱、取钱、查看余额和退出功能。 分析&#xff1a;1循环时反复出现提示框&#xff0c;所以提示框写到循环里面。 2.退出的条件是4&#xff0c;所以是4就会结束循环 3.提前准备一个金额预存储 4取钱为减法操作&#xff0c;存钱为加法操作&#xf…
阅读更多...
【论文阅读】Vision Mamba:双向状态空间模型的的高效视觉表示学习

【论文阅读】Vision Mamba:双向状态空间模型的的高效视觉表示学习

文章目录 Vision Mamba:双向状态空间模型的的高效视觉表示学习摘要介绍相关工作用于视觉应用的状态空间模型 方法准备视觉MambaVim块结构细节高效分析计算效率 实验图片分类语义分割目标检测和实例分割消融实验双向SSM分类设计 总结和未来工作 论文地址&#xff1a; Vision Mam…
阅读更多...
【C语言】qsort函数的使用

【C语言】qsort函数的使用

&#x1f451;个人主页&#xff1a;啊Q闻 &#x1f387;收录专栏&#xff1a;《C语言》 &#x1f389;道阻且长&#xff0c;行则将至 前言 这篇博客主要是介绍qsort函数的使用&#xff0c;以及利用冒泡排序的方式模拟实现qsort 一.初识qsort函数 我们可以在…
阅读更多...
LJXpaper

LJXpaper

表1-3引用出现较滞后 1.3文献[42]有问题 如图 如图 如图 如图 &#x1f447; &#x1f447; &#x1f447; &#x1f447; &#x1f447; &#x1f447; &#x1f447; 要不要加连接词&#xff1a;4-11 4-12之间 &#…
阅读更多...
数码管的动态显示（二）

数码管的动态显示（二）

1.原理 这个十六进制是右边的dp为高位。 数码管的动态显示&#xff0c;在第一个计数周期显示个位&#xff0c;在第二个周期显示十位&#xff0c;在第三个周期显示百位由于人眼的视觉和数码管的特性&#xff0c;感觉就是显示了234&#xff0c;每个数码管的显示需要从输入的数据里…
阅读更多...
AHU 数据库 实验五

AHU 数据库 实验五

【实验名称】 实验5 数据库的数据更新与视图管理 【实验目的】 1. 熟悉数据更新操作的概念与操作类型&#xff1b; 2. 熟练掌握INSERT、UPDATE、DELETE语句的基本语法&#xff1b; 3. 熟练运用INSERT、UPDATE、DELETE语句实现数据的插入、修改与删除…
阅读更多...
应对恶意IP攻击的有效方法

应对恶意IP攻击的有效方法

在当今数字化时代&#xff0c;网络攻击已经成为了互联网安全的重大挑战之一。恶意IP攻击是网络安全领域中的一种常见威胁&#xff0c;它可能导致数据泄露、服务中断、系统瘫痪等严重后果。因此&#xff0c;有效地应对恶意IP攻击至关重要。IP数据云将深入探讨如何应对恶意IP攻击…
阅读更多...
OpenHarmony开源项目—工程管理

OpenHarmony开源项目—工程管理

DevEco Studio的基本使用&#xff0c;请参考DevEco Studio使用指南。本章主要介绍如何使用DevEco Studio进行多设备应用开发。 说明&#xff1a; 本章的内容基于DevEco Studio 3.1.1 Release版本进行介绍&#xff0c;如您使用DevEco Studio其它版本&#xff0c;可能存在文档与产…
阅读更多...
Oracle PL/SQL Programming 第9章：Numbers 读书笔记

Oracle PL/SQL Programming 第9章：Numbers 读书笔记

总的目录和进度&#xff0c;请参见开始读 Oracle PL/SQL Programming 第6版 本章谈3点&#xff1a; 可使用的数字数据类型如何在数字和文本间转换PL/SQL 内置数值函数 Numeric Datatypes NUMBER&#xff1a;平台无关的实现&#xff0c;适合处理货币金额PLS_INTEGER 和 BINA…
阅读更多...
HBuilder发行微信小程序

HBuilder发行微信小程序

首先需要完善mainifest.json中的基本配置 这个需要组测dcloud才可以获取&#xff0c;注册后点击重新获取就可以。 然后发行前还需要完成dcloud的信息&#xff0c;这个他会给你网址 点击连接完成信息填写就可以了 然后就可以发行了。 发行成功后会自动跳转微信小程序&#xff…
阅读更多...
uniapp封装统一请求(get和post)

uniapp封装统一请求(get和post)

uniapp封装请求 request.js文件 import Vue from vue // 全局配置 import settings from ./settings.js function computedBaseUrl(url) {// console.log(url);return (url.indexOf(http) -1 ? settings.baseUrl : ) url }// 发送请求 export default (options) > {const…
阅读更多...
一.java介绍和idea基础使用

一.java介绍和idea基础使用

java技术体系 Java技术体系说明Java SE(Java standard Edition):标准版Java技术的核心和基础Java EE(Java Enterprise Edition):企业版企业级应用开发的一套解决方案Java ME(Java Micro Edition):小型版针对移动设备应用的解决方案&#xff08;认可少&#xff0c;主要是安卓和…
阅读更多...
基于Vue移动端电影票务服务APP设计与实现

基于Vue移动端电影票务服务APP设计与实现

目 录 摘 要 I Abstract II 引 言 1 1 相关技术 3 1.1 Vue框架 3 1.2 数据库MongoDB 3 1.3 Axios请求 3 1.4 H5、CSS3和JavaScript 4 1.5 本章小结 4 2 系统分析 5 2.1 功能需求 5 2.2 用例分析 5 2.3 用户功能 6 2.4本章小结 6 3 基于Vue电影票务服务APP设计 7 3.1 页面设计 …
阅读更多...
Java_8 移除元素

Java_8 移除元素

移除元素 给你一个数组 nums 和一个值 val&#xff0c;你需要 原地 移除所有数值等于 val 的元素&#xff0c;并返回移除后数组的新长度。 不要使用额外的数组空间&#xff0c;你必须仅使用 O(1) 额外空间并 原地 修改输入数组。 元素的顺序可以改变。你不需要考虑数组中超出…
阅读更多...
微信小程序之表单组件

微信小程序之表单组件

1、button 常用的属性&#xff1a; 属性类型默认值必填说明sizestringdefault否按钮的大小 合法值说明default默认大小mini小尺寸typestringdefault否按钮的样式类型 合法值说明primary绿色default白色warn红色plainbooleanfalse否按钮是否镂空&#xff0c;背景色透明disable…
阅读更多...
推荐文章
最新文章

Copyright @ 2022~2023