文章目录
- C/C++内存分布
- C++内存管理方式
- operator new 与 operator delete 函数
- new和delete的实现原理
- 内置类型
- 自定义类型
- 定位new表达式
C/C++内存分布
我们来看下面的一个题目：
int globalVar = 1;
static int staticGlobalVar = 1;
void Test()
{
static int staticVar = 1;
int localVar = 1;
int num1[10] = { 1, 2, 3, 4 };
char char2[] = "abcd";
const char* pChar3 = "abcd";
int* ptr1 = (int*)malloc(sizeof(int) * 4);
int* ptr2 = (int*)calloc(4, sizeof(int));
int* ptr3 = (int*)realloc(ptr2, sizeof(int) * 4);
free(ptr1);
free(ptr3);
}
我们来看一下上面的变量是在内存块中的哪个区的。
- 选择题：
选项: A.栈 B.堆 C.数据段(静态区) D.代码段(常量区)
globalVar在哪里？C staticGlobalVar在哪里？C
staticVar在哪里？C localVar在哪里？A
num1 在哪里？A
char2在哪里？A__ *char2在哪里？A_
pChar3在哪里？A *pChar3在哪里？D__
ptr1在哪里？A *ptr1在哪里？B__- 填空题：
sizeof(num1) = 40;
sizeof(char2) = 5; strlen(char2) = 4;
sizeof(pChar3) = 4or8; strlen(pChar3) = 4__;
sizeof(ptr1) = 4or8;
在C语言中我们讲过内存可以划分为堆区，栈区，静态区和常量区，下图为数据所在区域的划分：
C++内存管理方式
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/malloc出了用法上面，其他方面没什么区别。下面代码是new和delete关键字的使用方法：
对内置类型
int main()
{
//new/delete操作内置类型
//动态申请一个int类型的空间并对空间进行初始化
int* ptr = new int(1);
//动态申请一个10个int类型的数组并初始化为0
int* ptr1 = new int[10]{ 0 };
//删除一个int类型空间
delete ptr;
//删除数组
delete[] ptr1;
return 0;
}
需要注意的是：我们尽量和C语言的内存管理区别开，一定要配套使用。为了不必要的麻烦我们尽量写成new和delete是一对，malloc和free是一对。
对自定义类型
class Stu
{
public:
Stu(char name, char sex, int age)
{
cout << "Stu(char name, char sex, int age)" << endl;
_name = name;
_sex = sex;
_age = age;
}
~Stu()
{
cout << "~Stu()" << endl;
}
private:
char _name;
char _sex;
int _age;
};
int main()
{
Stu* p1 = new Stu('z', 'n', 20);
delete p1;
}
我们会发现，new关键字在对自定义类型使用时，它会调用构造函数。delete在对自定义类型使用时，它会调用析构函数。
operator new 与 operator delete 函数
首先我们需要明白一点new和delete的底层调用逻辑是：
new —> operator new —> malloc —> 构造函数
delete —> 析构函数 + 释放空间 —> operator delete。
我们来用一个代码来证明：
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。
我们来看源代码
/*
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。
*/
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
// 如果申请内存失败了，这里会抛出bad_alloc 类型异常
static const std::bad_alloc nomem;
_RAISE(nomem);
}
return (p);
}
/*
operator delete: 该函数最终是通过free来释放空间的
*/
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3申请，否则就抛异常。operator delete 最终是通过free来释放空间的。
这里需要注意：面向对象语言处理失败不喜欢用返回值，要建议用抛异常。
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
调用operator new函数申请空间
在申请空间上执行构造函数，完成对象的构造- delete原理
在空间上执行析构函数，完成对象中资源的清理工作
调用operator delete函数释放对象的空间- new T[N]的原理
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
在申请的空间上执行N次构造函数- delete[]的原理
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
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
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。
//定位new表达式
class Stu
{
public:
Stu(char name, char sex, int age)
{
cout << "Stu(char name, char sex, int age)" << endl;
_name = name;
_sex = sex;
_age = age;
}
~Stu()
{
cout << "~Stu()" << endl;
}
private:
char _name;
char _sex;
int _age;
};
int main()
{
Stu* p1 = (Stu*)malloc(sizeof(Stu));
new(p1)Stu('y','n',20); //通过p1指针定位malloc出来的空间，
//然后通过new来调用构造函数，对其空间进行赋值
p1->~Stu();
//这里的引用场景为:池化技术，可以提高效率，内存池，线程池，连接池。
return 0;
}
好的，我们下一篇再见！
