C/C++内存管理(C/C++内存分布、malloc/calloc/realloc、new/delete实现原理)

发布于:2022-12-30 ⋅ 阅读:(416) ⋅ 点赞:(0)

目录

1.C/C++内存分布

 2.C语言中内存管理的方式:malloc/calloc/realloc/free

3.C++内存管理方式

3.1 new和delete操作内置类型

3.2 new和delete操作自定义类型

4.operator new和operator delete 函数

5.new和delete的实现原理

5.1 内置类型

5.2 自定义类型


1.C/C++内存分布

 


 2.C语言中内存管理的方式:malloc/calloc/realloc/free

(403条消息) C语言动态内存管理_全貌的博客-CSDN博客


 

3.C++内存管理方式

在C++中可以继续用C语言内存管理那一套,但有的时候就无能为力了。而且使用起来比较麻烦,所以C++又提出了新的内存管理方式:通过newdelete操作符进行内存管理

3.1 new和delete操作内置类型

int main()
{
	int* p1 = new int;//使用new动态申请一个int整型字节的空间
    int* p2 = new int(10);//动态申请1个int整型字节的空间并初始化为10
	int* p3 = new int[5];//动态申请五个int整型字节的空间
	delete p1;			//释放p1申请的空间
    delete p2;			//释放p2申请的空间
	delete[] p3;		//释放p3申请的空间
	return 0;
}
//注意:申请和释放单个元素使用new/delete,申请和释放多个元素的空间使用new[]/delete[]。配套使用

3.2 new和delete操作自定义类型

class A
{
public:
	A(int a = 0)
		:_a(a)
	{
		cout << "A(构造)" << this << endl;
				
	}
	~A()
	{
		cout << "~A(析构)" << this << endl;
	}
	A(const A& a)
	{
		cout << "A(拷贝构造)" << this << endl;
		_a = a._a;
	}
private:
	int _a;
};
	int main()
	{
		A* a1 = new A(5);//new动态开辟一个A类型对象的空间,调用一次构造函数初始化为5
		A* a2 = new A[3];//new动态开辟三个A类型对象的空间,调用三次构造函数
						//C++98不支持new开辟连续空间后初始化,C++11支持连续初始化
		delete a1;			//delete释放,调用一次析构
		delete[] a2;		//delete释放,调用三次析构
		return 0;
	}

 通过运行代码可以发现new和delete与malloc和free的第一个区别就是new/delete会自动调用自定义类型对象的构造和析构函数。而malloc和free则不会。        

4.operator new和operator delete 函数

4.1 operator new和operator delete 函数

new和delete是动态内存申请的操作符,operator new和operator delete是系统提供的全局函数。new在底层通过调用operator new来申请内存空间,delete在底层通过调用operator delete来释放内存空间。

/*
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);
}
/*
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申请,否则就抛异常。operator delete 最终是通过free来释放空间的。

5.new和delete的实现原理

5.1 内置类型

       内置类型new/delete和malloc/free基本相似,不过new/delete申请的是单个字节的空间,而new[]/delete[]申请的是连续的空间。还有就是malloc申请失败返回空指针,而new/new[]申请失败抛异常。

5.2 自定义类型

new的原理:

        1.申请内存空间时调用operator new全局函数。

        2.在申请的空间上调用构造函数,完成对象构造

delete的原理

        1.在申请的空间上调用析构函数,完成对象的清理工作

        2.调用operator delete全局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

 

 


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