C++内存管理之new/delete深度解析

1.C/C++内存分布

1. 栈- - 非静态局部变量/函数参数/返回值 等等，栈是向下增长的。
2. 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。
3. 堆用于程序运行时 动态内存分配 ，堆是可以上增长的。
4. 数据段（静态区）--存储 全局数据和静态数据 。
5. 代码段--可执行的代码/只读常量。

1.char[]是在栈上开辟一个数组，再将abcd\0（在内存中以ASCII码值储存）拷贝到数组中，char是数组名，sizeof(char)是整个数组的大小5个字节，同时char是数组首元素地址，*char是数组首元素，在栈中，“abcd”存在常量区，因为是只读的。

2.pChar3也是局部变量，是个指向常量字符串的指针，在栈上，*pChar3是字符串首元素a，是个常量，在常量区。

3.ptr1是指向堆上开辟这块空间的指针，在栈上，*ptr1是堆上的空间，在堆上。

2. C语言中动态内存管理方式：malloc/calloc/realloc/free

3. C++内存管理方式

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* ptr1 = new int;
// 动态申请一个int类型的空间并初始化为10
int* ptr2 = new int(10);
// 动态申请3个int类型的空间
int* ptr3 = new int[3];
delete ptr1;
delete ptr2;
delete[] ptr3;
}

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[]，注意：匹配起来使用。

3.2 new和delete操作自定义类型

3.2.1new和delete分解动作

new A(1) 做了两件事：

第一步：分配内存。调用 operator new（底层是用 malloc）在堆区申请内存。

第二步：调用构造函数。自动调用类 A 的构造函数A(1)，完成对象的初始化。

delete p1 做了两件事：

第一步：调用析构函数。自动调用 ~A()，清理对象内部申请的额外资源（比如对象内如果有指针指向堆区）。

第二步：释放内存。调用 operator delete（底层通常是用free）把堆内存还给系统。

malloc 只做第一步，free 只做第二步。所以malloc 出来的是未初始化的内存，new 出来的是完整对象。

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。

3.2.2new[]必须配delete[]

 new A[3]：分配数组内存，并连续调用 3 次构造函数。

 delete[] p3：连续调用 3 次析构函数，然后再释放整块数组内存。

警告：如果写成了 delete p3（漏掉中括号）。编译器只会调用第一个元素的析构函数，剩下 2 个对象的内部资源就永远无法释放，导致严重内存泄漏。

3.2.3对象数组初始化发生了什么？

A* p3 = new A[3]{aa1, aa2, aa3};

在堆区分配数组内存。调用拷贝构造函数，把栈上的 aa1, aa2, aa3 复制到堆区数组里。

A* p5 = new A[3]{ {1,1}, {2,2}, {3,3} };

C++11 的列表初始化。{1,1} 作为一个整体，隐式匹配了类 A 的构造函数 A(int, int)，直接在堆区原地构造对象，省去了一些临时拷贝开销。

销毁时（delete[] p3;）：先对这3个对象分别调用析构函数，然后再释放这整块连续的内存。

补充

32位是2^32Byte=4GB,64位是2^64Byte=16384TB。

栈有8MB，堆有1.6GB。

4 new和delete底层逻辑

4.1operator new与operator delete函数

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。

4.2new和delete的实现原理

4.2.1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.

4.2.2 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

举例：

int* p1 = new int [10]; //malloc

delete p1; //free

free(p1);

不涉及构造和析构，底层就是malloc和free,上面两种

5malloc/free和new/delete的区别

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。不同的地
方是：
1. malloc和free是函数，new和delete是操作符
2. malloc申请的空间不会初始化，new可以初始化
3. 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，
如果是多个对象，[]中指定对象个数即可
4. 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
5. 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
6. 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
空间中资源的清理释放

6.定位new表达式（了解）

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 new(p1)A（1）;
p1->~A();
free(p1);
}

到此这篇关于C++内存管理之new/delete深度解析的文章就介绍到这了,更多相关C++内存管理内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！

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