【C++复习专题】——内存管理

1. C/C++内存分布

1. int globalVar = 1;
2. static int staticGlobalVar = 1;
3. void Test()
4. {
5.     static int staticVar = 1;
6.     int localVar = 1;
7.     int num1[10] = {1, 2, 3, 4};
8.     char char2[] = "abcd";
9.     const char *pChar3 = "abcd";
10.     int *ptr1 = (int *)malloc(sizeof(int) * 4);
11.     int *ptr2 = (int *)calloc(4, sizeof(int));
12.     int *ptr3 = (int *)realloc(ptr2, sizeof(int) * 4);
13.     free(ptr1);
14.     free(ptr3);
15. }

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        这段代码涉及了C/C++中步伐内存地区划分，假如可以清晰的知道每个变量和只读常量所在C/C++中步伐内存地区的位置阐明还是可以的。
        

        一样平常在函数内创建的变量都是在栈区的，假如是static变量不论在那创建都是在数据段（静态区），对于ptr1这样的用于指向动态开辟的内存空间的变量，他本身在出栈时会被开释，但是他所指向的空间并不会在出栈时被开释。
        阐明：
        1.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。
        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，用户可使用体系接口创建共享内存，做进程间通讯。
        3.堆用于步伐运行时动态内存分配，堆是向上生长的
        4.数据段--存储全局变量和静态数据
        5.代码段--可实行的代码/只读常量
2.C/C++中内存管理方式

2.1 C的内存管理方式

1. void Test()
2. {
3.     int *p1 = (int *)malloc(sizeof(int));
4.     free(p1);
5.     int *p2 = (int *)calloc(4, sizeof(int));
6.     int *p3 = (int *)realloc(p2, sizeof(int) * 10);
7.     free(p3);
8. }

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        你们可以思考一下上面这段这段代码中p2是否需要开释，实在是不需要开释的因为realloc对于p2会做修改让p2指向新空间的开始。realloc的扩容机制并不是追加而是寻找符合的空间将原数据拷贝到新空间，然后将原来的指针指向新开的空间。
2.2 C++内存管理的方式

        相对于C而言C++内存管理的接口就比力少了只有两个一个new一个delete，C++与C内存管理最大的差异在于C++的new假如是自界说范例会调用相应的构造函数，delete会调用自界说范例的析构函数。

1. void Test()
2. {
3.     // 动态申请一个int类型的空间
4.     int *ptr4 = new int;
5.     // 动态申请一个int类型的空间并初始化为10
6.     int *ptr5 = new int(10);
7.     // 动态申请10个int类型的空间
8.     int *ptr6 = new int[10];
9.     delete ptr4;
10.     delete ptr5;
11.     delete[] ptr6;
12. }

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        注意：申请和开释单个元素的空间，使用new和delete操作符，申请和开释一连的空间，使用new[]和delete[]一定要匹配起来用
3.operator new与operator delete函数

        new和delete是用户进行动态内存申请和开释的操作符，operator new和operator delete是体系提供的全局函数，new在底层调用oprator new全局函数来申请空间，delete在底层通过operator delete全局函数开释空间

1. /*
2. 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，
3. 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。
4. */
5. void *__CRTDECL operator new(size_t size) _THROW1(_STD bad_alloc)
6. {
7.     // try to allocate size bytes
8.     void *p;
9.     while ((p = malloc(size)) == 0)
10.         if (_callnewh(size) == 0)
11.         {
12.             // report no memory
13.             // 如果申请内存失败了，这里会抛出bad_alloc 类型异常
14.             static const std::bad_alloc nomem;
15.             _RAISE(nomem);
16.         }
17.     return (p);
18. }
19. /*
20. operator delete: 该函数最终是通过free来释放空间的
21. */
22. void operator delete(void *pUserData)
23. {
24.     _CrtMemBlockHeader *pHead;
25.     RTCCALLBACK(_RTC_Free_hook, (pUserData, 0));
26.     if (pUserData == NULL)
27.         return;
28.     _mlock(_HEAP_LOCK); /* block other threads */
29.     __TRY
30.     /* get a pointer to memory block header */
31.     pHead = pHdr(pUserData);
32.     /* verify block type */
33.     _ASSERTE(_BLOCK_TYPE_IS_VALID(pHead->nBlockUse));
34.     _free_dbg(pUserData, pHead->nBlockUse);
35.     __FINALLY
36.     _munlock(_HEAP_LOCK); /* release other threads */
37.     __END_TRY_FINALLY
38.     return;
39. }
40. /*
41. free的实现
42. */
43. #define free(p) _free_dbg(p, _NORMAL_BLOCK)

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        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，假如malloc申请空间成功就直接返回，否则实行用户提供的空间不足应对措施，假如用户提供该措施就继续申请，否则就抛异常。operator delete终极是通过free来开释空间的。



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