C++（7）——内存管理

张开发
• 2026/4/10 8:24:50 • 15 分钟阅读

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C++（7）——内存管理
C/C内存管理1.C/C内存分布程序中需要存储的数据有局部数据、静态数据和全局数据、常量数据、动态申请数据程序运行起来后对数据的存储区域进行划分区域整体叫做 虚拟进程地址空间从高地址向低地址分别为内核空间、栈向下增长、内存映射段文件映射、动态库、匿名映射、堆向上增长、数据段全局数据、静态数据、代码段可执行代码/只读常量【说明】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。用户可使用系统接口创建共享共享内存做进程间通信。Linux课程如果没学到这块现在只需要了解一下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--存储全局数据和静态数据。操作系统角度语言角度叫做静态区5.代码段--可执行的代码/只读常量。操作系统角度语言角度叫做常量区2.C语言中动态内存管理方式malloc/calloc/realloc/free3.C中动态内存管理new/delete3.1 操作内置类型void Test() { // 动态申请一个int类型的空间 int* ptr4 new int; // 动态申请一个int类型的空间并初始化为10 int* ptr5 new int(10); // 动态申请10个int类型的空间 int* ptr6 new int[10]; delete ptr4; delete ptr5; delete[] ptr6; }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 操作自定义类型class A { public: A(int a 0) : _a(a) { cout A(): this endl; } ~A() { cout ~A(): this endl; } private: int _a; }; int main() { // new/delete 和 malloc/free最大区别是 new/delete对于【自定义类型】除了开空间还会调用构造函数和析构函数 A* p1 (A*)malloc(sizeof(A)); A* p2 new A(1); free(p1); delete p2; // 内置类型是几乎是一样的 int* p3 (int*)malloc(sizeof(int)); // C int* p4 new int; free(p3); delete p4; A* p5 (A*)malloc(sizeof(A)*10); A* p6 new A[10]; free(p5); delete[] p6; return 0; }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4.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5.new和delete的实现原理5.1 内置类型如果申请的是内置类型的空间new和mallocdelete和free基本类似不同的是new/delete申请和释放的是单个元素的空间new[]和delete[]申请的是连续空间并且new在申请空间失败时会抛出异常malloc会返回NULL5.2 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6.定位new表达式(placement-new)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。7.常见面试题7.1 malloc/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7.2 内存泄漏什么是内存泄漏内存泄漏指因为疏忽或错误造成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上的消失而是应用程序分配某段内存后因为设计错误失去了对该段内存的控制因而造成了内存的浪费。内存泄漏的危害长期运行的程序出现内存泄漏影响很大如操作系统、后台服务等等出现内存泄漏会导致响应越来越慢最终卡死。

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