C++基础语法（内存管理）

news2024/12/26 22:37:31

我们在学习C语言的时候，可以在栈区中使用内存空间，但栈区的空间毕竟很有限而且随着栈的销毁，该栈里的数据都会被销毁掉。因此我们学习了堆，堆的空间比栈要大很多很多，并且堆区空间的数据，只要我们不主动释放，在程序中会一直保存，直到该程序停止运行

那么C语言中开辟堆空间的函数主要有三个，malloc，realloc，calloc这三剑客我们都很熟悉了，那么既然我们学习了C++，就要学习C++中动态开辟内存的函数，C++中动态开辟内存的只有new，虽然只有这一个，但是可并不是那么简单的，这篇博客，都将围绕着new来进行讲解，并解释new和C语言中的三剑客的区别

new和delete的用法

在C++中，我们可以继续使用C语言动态开辟内存三剑客，但是在一些情况下，就不是那么好用了，因此，C++设计了自己的动态内存开辟和释放的方式，那就是new和delete

C++中用new来开辟动态内存，如果是开辟单个元素的空间

那么我们直接使用new后面接上类型名就可以，看下面的示例代码

//开辟单个int类型的元素空间

int *p = new int;

//释放单个int类型的元素空间

delete p;



//开辟单个double类型的元素空间

double *p = new double;

//释放单个double类型的元素空间

delete p;

如果是开辟连续的元素空间，那么就可以使用new typename[n]， "[]"中的n表示要开辟的元素的个数，typename表示数据类型名称

释放该连续空间时，使用delete []，看下面的实例代码

//开辟连续int类型的元素空间

int *p = new int[10];

//释放连续int类型的元素空间

delete[] p;



//开辟连续double类型的元素空间

double *p = new double[10];

//释放连续double类型的元素空间

delete[] p;

new和C语言动态开辟三剑客的区别

你可能会想，这和C语言的动态开辟内存有很大的区别吗？无非是写法变得简单了一些，有必要为此重新设计吗？

有这样的想法很正常，因为在开辟内置类型空间，比如double，int，char等时区别是不大，但是在开辟类的对象时，情况就不一样了，C语言中没有关于类的相关概念，因此用C语言的三剑客开辟并不会调用该类的构造函数，用free释放该内存空间时，也不会调用析构函数，这就会导致一个很严重的问题，类就没法正常使用了

但是使用new和delete就不一样了，使用new开辟一个类的内存空间时，会同时调用该类的构造函数，完成初始化工作，相应的，释放该内存空间时，也要用delete来释放，因为delete不仅会释放空间，同时会调用该类的析构函数，完成对类的释放，如果用new开辟一个类的内存空间而不用delete来释放，就可能会导致内存泄漏

new和delete的实现原理

上面我们说到在使用new和delete进行开辟和释放时，一定要匹配使用，例如使用new[]开辟了一段连续的内存空间，而使用delete而不是delete[]来释放，就很可能会造成程序崩溃，这是因为delete释放的底层实现决定的

如果你使用new开辟了单个元素空间，而使用delete[]来进行释放，那么delete会回退一个int空间，取一个随机值，然后释放，可能导致程序直接崩溃

如果你开辟了一个类的一段连续内存空间，使用delete而不是delete[]来释放，那么程序会崩溃，而如果你屏蔽掉该类的析构函数，那么也有可能会编译通过，这是因为在delete空间时，如果你写了析构函数，那么在new的时候就会多开辟一个int类型的空间，来记录开辟元素的个数，再使用delete是不会回退一个int空间，这就少释放了一个int类型空间，从而编译报错。而你屏蔽掉析构函数之后，编译器自己生成析构函数，本来就什么都不干，编译器会认为析构不析构都无所谓，便偷懒，不再创建这个int类型的空间，这个时候再编译可能就不会再报错了

new和delete实际上是会在底层调用其他函数

使用new时会调用函数 operator new

使用new[]时会调用函数 operator new[]

delete也是如此

使用delete时会调用函数 operator delete

使用delete[]时会调用函数 operator delete[]

但是注意，这不是对new的操作符重载，而是这个函数名就叫operatorxxx

事实上new的底层实现仍然是调用malloc，只不过加了一层封装，可以返回异常，实现调用构造函数，同样的，delete底层也是在调用free

内存泄漏的原因及避免和检查方法

我们更加关注两个方面的内存泄漏

1.堆内存泄漏

堆内存泄漏多是因为我们使用malloc，realloc，new等在堆区开辟的内存空间，在使用完毕后没有及时释放掉，导致指向这块开辟空间的指针丢失，从而造成内存空间一直被占据，再也无法释放掉

也并不是说只要我们写了释放指令，就一定能够释放掉开辟过的内存空间，这个也与程序的逻辑结构有关，看下面一段程序

void test() {
	
    int* p = new int[10];
	//do something
	//do something

	if (/*xxx is true*/) {
		
		return;
	}

	//do something

	delete[] p;
	return;
}


int main() {
	
	test();

	return 0;
}