C语言和C++内存管理的区别示例

在这里插入图片描述

//C语言：
struct SListNode
{
	int data;
	struct SListNode* next;
};
// 动态申请一个节点
struct SListNode* BuySListNode(int x)
{
	struct SListNode* newSList = (int*)malloc(sizeof(struct SListNode));
	if (!newSList)
	{
		perror("BuySListNode()");
		exit(-1);
	}
	newSList->data = x;
	newSList->next = NULL;
	return newSList;
}

//C++：
class SListNode
{
	int data;
	struct SListNode* next;
};
//申请空间：
SListNode* p = new SListNode;

1. C/C++ 中程序内存区域划分

为什么需要内存管理？——需要对不同的数据分而治之。

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）
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。

2. C++中动态内存管理

通过 new 和 delete 操作符进行动态内存管理。

使用 new 不用检查，如果申请失败会直接抛异常。
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。

3.operator new 与 operator delete 函数

→ 本质上是 malloc 和 free 的封装

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 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。

4.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

关于delete[]的补充：有些编译器为了知道需要调用几次析构函数，会在申请的空间前面多申请4个字节的空间，因此，如果直接delete会报错是因为——释放的地址不对！
在这里插入图片描述

sum.new和delete 最好匹配使用，不要和malloc、free混搭

5.定位new表达式

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
使用场景：
定位new表达式在实际中一般是配合内存池（就像用于蓄水的蓄水池，内存池的空间仍来自堆区，通过内存池可以提高效率，如果内存池的空间不够，仍会向堆区申请空间）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。

示例：

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

// 定位new/replacement new
int main()
{
	// p1现在指向的只不过是与A对象相同大小的一段空间，还不能算是一个对象，因为构造函数没有执行
	A* p1 = (A*)malloc(sizeof(A));
	new(p1)A;  // 注意：如果A类的构造函数有参数时，此处需要传参
	p1->~A();
	free(p1);

	A* p2 = (A*)operator new(sizeof(A));
	new(p2)A(10);
	p2->~A();
	operator delete(p2);
	return 0;
}