【C++基础(九)】C++内存管理--new一个对象出来

news2024/11/20 10:38:24

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C++内存管理

1. 前言
2. new
- 2.1 new的使用方法
- 2.2 new的特性(对比malloc)
3. delete
- 3.1 delete的使用方法
- 3.2 delete的特性(对比free)
4. 全局函数operator new
5. 全局函数operator delete
6. new的实现原理
7. delete的实现原理
8. 总结以及拓展

1. 前言

在C语言中,有四个内存管理函数:
malloc,calloc,realloc和free

但是它们的使用十分的不方便:

int* p=(int*)malloc(sizeof(int)*n);

代码量很大,并且有一个新的问题:

malloc函数不会初始化变量
当变量是自定义类型的时候
C语言的内存管理函数无法
自动调用变量的构造/析构函数!

于是C++祖师爷发话了:
C++要自己搞一个内存管理!

在这里插入图片描述

2. new

2.1 new的使用方法

new的使用方法:

开辟多个空间

int* p = new int[100];

这段代码可以这样理解:

在这里插入图片描述

开辟一个空间并初始化

class A
{
public:
 A(int a = 0)
 : _a(a)
 {}
private:
 int _a;
};

A* p = new A(10);

使用小括号()
这段代码初始化了一个对象成10
并且将地址赋值给指针变量p

开辟多个空间并初始化

A* p = new A[5]{1,2,3};

这段代码可以这样理解:

在这里插入图片描述

2.2 new的特性(对比malloc)

new的特性:

对于内置类型来说,new和malloc
并没有太大的区别
对于自定义类型来说,new会调用
自定义类型的构造函数,而malloc不会
new可以初始化变量的内容

3. delete

delete对比C语言中的free
是用来使用同台开辟的空间的/1

3.1 delete的使用方法

delete的使用:

直接使用delete

int* p = new int(10);
//使用指针p
delete p;

当new堆区空间时只开辟了一份空间
释放空间时直接使用delete即可

使用delete[]

int* p = new int[10]{1,2,3,4};
//使用指针p
delete[] p;

当new使用方括号[]开辟多个空间时
delete也要对应的加上[]来释放空间
否则会出错

3.2 delete的特性(对比free)

delete特性:

对于内置类型,delete和free没有区别
对于自定义类型,delete会调用
自定义类型的析构函数,而free不会
delete面对不同的情况需要加上[ ]
然而free不用考虑

对于自定义类型来说
有可能类中有指针指向一块堆区
如果不调用析构函数释放这块空间
直接用free释放掉对象的空间
那么这块空间就会内存泄漏!

4. 全局函数operator new

不同于C语言的malloc和free函数
new和delete是两个操作符
那new是怎样开辟空间的呢?

new在底层调用了operator new

注:
operator new是全局函数
不是运算符重载

库中的operator new函数:

void *__CRTDECL operator new(size_t size) _THROW1(_STD bad_alloc)
{
void *p;
while ((p = malloc(size)) == 0)
	if (_callnewh(size) == 0)
	{
	    // 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);
}

可以发现,new的底层实际上是
使用了malloc来实现开辟空间

开辟空间成功,会返回指向此空间的指针
开辟空间失败,会抛异常

抛异常不是本节课的重点
它是C++一个全新的知识
在后面的章节会详细介绍
一般情况下,new申请空间都不会失败!

5. 全局函数operator delete

和new对应的delete的底层
也是调用了operator delete来
释放堆区开辟的空间

库中的operator delete函数:

#define free(p) _free_dbg(p, _NORMAL_BLOCK)
void operator delete(void *pUserData)
{
     _CrtMemBlockHeader * pHead;
     RTCCALLBACK(_RTC_Free_hook, (pUserData, 0));
     if (pUserData == NULL)
         return;
     _mlock(_HEAP_LOCK);
     __TRY
         pHead = pHdr(pUserData);
         _ASSERTE(_BLOCK_TYPE_IS_VALID(pHead->nBlockUse));
         _free_dbg( pUserData, pHead->nBlockUse );
     __FINALLY
         _munlock(_HEAP_LOCK);
     __END_TRY_FINALLY
     return;
}