【C++】内存管理

hign cool.

648人浏览 · 2026-05-20 17:40:06

hign cool. · 2026-05-20 17:40:06 发布

C/C++内存分布

在这里插入图片描述

栈又叫堆栈–储存非静态局部变量/函数参数/返回值等
堆–用于程序运行时动态内存分配
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

C语言动态内存管理方式

C语言动态内存管理方式：malloc，calloc，realloc，free

void Test ()
{
 // 1.malloc/calloc/realloc的区别是什么？
 int* p2 = (int*)calloc(4, sizeof (int));
 int* p3 = (int*)realloc(p2, sizeof(int)*10);
 
 // 这里需要free(p2)吗？
 free(p3 );
 //不需要，realloc扩容时，原有空间之后有足够大的空间时，要扩展内存就直接
 //原有内存之后直接追加空间，原来空间的数据不发⽣变化，返回值为调整之后的
 //内存起始位置,即p3就是p2；原有空间之后没有⾜够⼤的空间时，在堆空间上另
 //找⼀个合适⼤⼩的连续空间来使⽤，把之前空间的数据拷贝过来并释放之前的空
 //间，（即p2），返回值为调整之后的内存起始位置
}

malloc/calloc的区别？
malloc一个参数，calloc两个参数
功能上calloc相当于malloc和memset（memset的第二个参数为0）

C++动态内存管理方式

C语言内存管理方式在C++中可以继续使用，但有些地方就无能为力，而且使用起来比较麻烦，因此C++又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

new delete操作内置类型

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
	//动态申请一个int类型的空间
	int* ptr1 = new int;
	delete ptr1;
	//动态申请一个int类型的空间并初始化为10
	int* ptr2 = new int(10);
	delete ptr2;
	//动态申请10个int类型的空间
	int* ptr3 = new int[10];
	delete[] ptr3;
	//动态申请10个int类型的空间并全部初始化为0
	int* ptr4 = new int[10] {0};
	delete[] ptr4;
	//动态申请10个int类型的空间并把前几个初始化成想要的值
	int* ptr5 = new int[10] {1, 2, 3, 4, 5};
	delete[] ptr5;
	//注意匹配new[]和delete[]
	return 0;
}

new delete操作自定义类型

class A
{
public:
	A(int a = 0,int b=0)
		:_a(a)
		,_b(b)
	{
		cout << "A()" << this << endl;
	}
	~A()
	{
		cout << "~A()" << this << endl;
	}
private:
	int _a;
	int _b;
};
int main()
{
	A* p1 = (A*)malloc(sizeof(A));
	A* p2 = new A(1);
	free(p1);
	delete(p2);

	A* p3 = new A[10];
	A* p4 = new A[10]{ 0,1,2,3,4 };
	A* p5 = new A[10]{ {1,2}, { 3,4 } };
	delete[] p3;
	delete[] p4;
	delete[] p5;
	return 0;
}

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。

class A
{
public:
	//无默认构造
	A(int a ,int b)
		:_a(a)
		,_b(b)
	{
		cout << "A()" << this << endl;
	}
	~A()
	{
		cout << "~A()" << this << endl;
	}
private:
	int _a;
	int _b;
};
int main()
{
	A* p1 = (A*)malloc(sizeof(A));
	//A* p2 = new A(1);
	free(p1);
	//delete(p2);

	//A* p3 = new A[10];
	//A* p4 = new A[10]{ 0,1,2,3,4 };
	//A* p5 = new A[10]{ {1,2}, { 3,4 } };
	A* p3 = new A[3]{ A(1,1),A(2,2),A(3,3) };
	A* p4 = new A[3]{ {1,1}, { 2,2 } ,{ 3,3 } };
	delete[] p3;
	delete[] p4;
	return 0;
}

捕获异常

try/catch捕获异常

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 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。

new和delete的实现原理

内置类型

对于内置类型，new与malloc，delete与free类似，不同的是，malloc失败返回空指针，new申请失败会抛异常

自定义类型

new的原理
1.调用operator new函数申请空间
2.在申请的空间是执行构造函数，完成对对象的初始化
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函数释放空间
new[]的原理
1.调用operator new[]函数，operator new[]函数中实际调用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.在要释放的空间上执行N次析构函数
2.调用operator delete[] 函数释放空间，operator delete[]函数中实际调用operator delete来释放空间

定位new表达式

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。
使用格式：
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
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 A
{
public:
	A(int a = 0)
		: _a(a)
	{
		cout << "A():" << this << endl;
	}
	~A()
	{
		cout << "~A():" << this << endl;
	}
private:
	int _a;
};

int main()
{
	A* p1 = new A(10);
	delete p1;

	A* p2 = (A*)operator new(sizeof(A));
	new(p2)A(10);
	p2->~A();
	operator delete(p2);
	return 0;
}

malloc/free与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：

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，如果是多个对象，[]中指定对象个数即可
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释放