内存管理
- 一、引言
- 二、C语言中动态内存管理方式
- 三、C++内存管理方式
-
- 3.1 new/delete操作内置类型
- 3.2 new和delete操作自定义类型
- 3.3 operator new与operator delete函数
- 3.4 new和delete的实现原理
- 3.5 定位new表达式(placement-new)
- 四、malloc/free和new/delete的区别
-
- 4.1 共同点
- 4.2 不同点
- 五、内存泄漏
-
- 5.1 什么是内存泄漏:
- 5.2 内存泄漏的危害:
- 5.3 内存泄漏分类:
一、引言 【C++|【C++】内存管理】【说明】
- 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内存,做进程间通信。
- 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。
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三、C++内存管理方式 C++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。
3.1 new/delete操作内置类型
void Test()
{
// 动态申请一个int类型的空间
int* ptr4 = new int;
// 动态申请一个int类型的空间并初始化为10
int* ptr5 = new int(10);
// 动态申请10个int类型的空间
int* ptr6 = new int[3];
delete ptr4;
delete ptr5;
delete[] ptr6;
}
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注意:申请和释放单个元素的空间,使用new和delete操作符,申请和释放连续的空间,使用new[ ]和delete[ ]。3.2 new和delete操作自定义类型
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class Test
{
public:
Test()
: _data(0)
{
cout<<"Test():"<
注意: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。
3.3 operator new与operator delete函数
- 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: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);
}
【总结】3.4 new和delete的实现原理 内置类型:
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。
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:
- 调用operator new函数申请空间
- 在申请的空间上执行构造函数,完成对象的构造
delete的原理:
- 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:3.5 定位new表达式(placement-new) 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。
- 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
使用格式:使用场景:
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
定位new表达式在实际中一般是配合内存池使用。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。
class Test
{
public:
Test()
: _data(0)
{
cout<<"Test():"<
四、malloc/free和new/delete的区别 4.1 共同点 malloc/free和new/delete的共同点是:都是从堆上申请空间,并且需要用户手动释放。
4.2 不同点
- malloc和free是函数,new和delete是操作符。
- malloc申请的空间不会初始化,new可以初始化。
- malloc申请空间时,需要手动计算空间大小并传递,new只需在其后跟上空间的类型即可。
- malloc的返回值为void*, 在使用时必须强转,new不需要,因为new后跟的是空间的类型。
- malloc申请空间失败时,返回的是NULL,因此使用时必须判空,new不需要,但是new需要捕获异常。
- 申请自定义类型对象时,malloc/free只会开辟空间,不会调用构造函数与析构函数,而new在申请空间后会调用构造函数完成对象的初始化,delete在释放空间前会调用析构函数完成空间中资源的清理。
void MemoryLeaks()
{
// 1.内存申请了忘记释放
int* p1 = (int*)malloc(sizeof(int));
int* p2 = new int;
// 2.异常安全问题
int* p3 = new int[10];
Func();
// 这里Func函数抛异常导致 delete[] p3未执行,p3没被释放.
delete[] p3;
}
5.2 内存泄漏的危害: 长期运行的程序出现内存泄漏,影响很大,如操作系统、后台服务等等,出现内存泄漏会导致响应越来越慢,最终卡死。
5.3 内存泄漏分类: C/C++程序中一般我们关心两种方面的内存泄漏:
- 堆内存泄漏(Heap leak)
-堆内存指的是程序执行中依据须要分配通过malloc / calloc / realloc / new等从堆中分配的一块内存,用完后必须通过调用相应的 free或者delete 删掉。假设程序的设计错误导致这部分内存没有被释放,那么以后这部分空间将无法再被使用,就会产生Heap Leak。 - 系统资源泄漏
指程序使用系统分配的资源,比方套接字、文件描述符、管道等没有使用对应的函数释放掉,导致系统资源的浪费,严重可导致系统效能减少,系统执行不稳定。
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