一、C/C++内存分布

1.栈堆栈

        存储非静态局部变量、函数参数、返回值等等栈是向下增长。

2.内存映射段

        是高效的I/O映射方式用于转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。

3.堆

        用于程序运行时动态内层分配堆是向上增长。

4.数据段

        存储全局数据和静态数据。

5.代码段

        存储可执行的代码、只读常量。

二、C++内存管理

1.new/delete

        C语言内存管理方式在C++中也可以使用但是在某些情况下就不太方便使用或使用起来比较麻烦因此C++提供了自己的内存管理方式通过new和delete操作符来进行动态内存管理。

注意

1new和delete不是函数是C++提供的关键字。

2new是申请空间默认是在堆上申请。

3delete是释放空间

2.new/delete操作内置类型

3.new/delete操作自定义类型

注意

malloc(size)

        只是从堆上申请size个字节的空间并不会对空间中的内容进行初始化即不会调用构造函数。

free(p)

        只是将p所指向的堆空间释放并不会调用析构函数对空间中的内容进行清理即不会调用析构函数。

new

        除了会申请空间外还会调用构造函数对空间中的内容进行初始化。

delete

        除了会释放对象空间外还会调用析构函数对空间中的资源进行清理。

三、new和delete的实现原理

1.内置类型

        对于内置类型new和mallocdelete和free基本类似。不同的是new和delete针对的是单个元素的空间new[]和delete[]针对的是连续空间new在申请空间失败时会抛异常而malloc会返回NULL。

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。

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[]释放空间在operator delete[]中实际调用operator delete来释放空间。

四、operator new和operator delete函数

1.概念

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。

2.函数实现

operator new

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
			// throw a bad_alloc exception
			static const std::bad_alloc nomem;
			_RAISE(nomem);
		}
	return (p);
}

operator delete

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;
}

注意

        通过这两个全局函数的实现可以看出operator new实际也是通过malloc来申请空间若申请成功则直接返回否则执行用户提供的空间不足对应措施如果用户提供了对应措施则继续申请否则就抛异常。

        operator delete最终也是通过free来释放空间。

五、定位new表达式

1.概念

        定位new表达式是指在已经分配的原始内存空间中调用构造函数初始化一个对象。

2.使用格式

new(place_address) type

或new(place_address) type(initializer-list)

注意

        place_address必须是一个指针

        initializer-list是类型的初始化列表。

3.使用场景

        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处的内存没有初始化若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用构造函数进行初始化。

六、malloc/free和new/delete的区别

共同点

        malloc/free和new/delete都是从堆上申请空间并且需要用户主动释放。

区别

1malloc和free是函数而new和delete是操作符。

2malloc申请的空间不会初始化而new可以进行初始化。

3malloc申请空间时需要手动计算空间大小而new只需要在其后跟上空间类型即可。

4malloc的返回值为void*需要手动进行强转而new不需要。

5malloc申请空间失败时返回NULL因此需要判空而new是抛异常不需要判空但是需要捕获异常。

6申请自定义类型对象空间时malloc/free只会开辟和释放空间不会调用构造函数和析构函数而new在开辟空间后会调用构造函数进行初始化delete在释放空间前会调用析构函数进行对象内部的资源清理。

七、内存泄漏

1.什么是内存泄漏

        内存泄漏是指因为疏忽或错误导致程序未能释放已经不再使用的内存的情况。内存泄漏并不是指内存在物理意义上的消失而是应用程序在分配某段内存后因为设计错误失去了对该段内存的控制从而造成了内存浪费。

2.内存泄漏的危害

        长期运行的程序出现内存泄漏会造成较大的影响比如操作系统、服务器等出现内存泄漏会导致响应越来越慢最终程序卡死等情况。