一篇文章带你搞懂C/C++内存管理原创

顾得泉：个人主页

个人专栏：《Linux操作系统》《C++从入门到精通》《LeedCode刷题》

键盘敲烂，年薪百万！

一、C/C++内存分配

小试身手：我们先看下面的这段代码

int globalVar = 1;static int staticGlobalVar = 1;void Test(){ static int staticVar = 1; int localVar = 1; int num1[10] = { 1, 2, 3, 4 }; char char2[] = "abcd"; const char* pChar3 = "abcd"; int* ptr1 = (int*)malloc(sizeof(int) * 4); int* ptr2 = (int*)calloc(4, sizeof(int)); int* ptr3 = (int*)realloc(ptr2, sizeof(int) * 4);自由（ptr1）； free(ptr3);}

1.选择题

选项：A.栈 B.堆 C.数据段(静态区) D.代码段(常量)区)

       globalVar 在哪里？____

       staticGlobalVar 在哪里？____

staticVar 在哪里？____

       localVar 在哪里？____

       num1 在哪里？____

答案：C C C A A

       char2 在哪里？ ____

       *char2在哪里？___

       pChar3在哪里？____

       *pChar3在哪里？____

       ptr1在哪里？ ____

       *ptr1在哪里？____

答案：A A A D A B

2.填空题

       sizeof(num1) = ____;< /p>

       sizeof(char2) = ____; strlen(char2) = ____;

       sizeof(pChar3) = ____; strlen(pChar3) = ____;

       sizeof(ptr1) = ____;

答案：40  5  4  4/8  4  4/8

3.sizeof和strlen区别？

       sizeof是运算是内存的大小，包括'\0'，strlen计算字符串的是大小，不计算'\0'。

 说明：   

       栈区主要存在局部变量和函数参数，其空间的管理由编译器自动完成，无需手动控制，堆区是自己申请的空间，在不需要的时候需要手动释放。对于栈来说，生长方向是迭代的，依次向着内存地址缩减的方向；对于堆来讲讲，它的方向增长是向上的，是向着内存地址增加的方向增长。32位系统下，最大的访问内存空间为4G，所以不可能把所有的内存空间当做堆内存使用。   

       内存映射段是高效的 I/O映射方式，用于装载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，进行进程间通信。        

       数据段–存储全局数据和静态数据。

       代码段–现场的代码/静态常量。

先看一段代码：

void Test (){ int* p1 = (int*) malloc(sizeof(int) ）；免费（p1）； // 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 );}

1.malloc/calloc/realloc的区别

       1.malloc函数用于分配指定内存块的大小，并返回一个指向该内存块起始地址的指针。它只负责分配内存，并不对内存进行初始化，所以分配的内存中可能包含旧数据。

       2. calloc函数也用于分配内存块，但与malloc不同的是，它在分配内存的同时将内存块中的每个字节都初始化为0。因此，使用calloc分配的内存是被清零的。

       3.realloc函数重新分配已经分配的内存块的大小。它接受两个参数：一个已经分配的内存块指针和新的大小。realloc会尝试重新分配指定的内存块的大小块，并返回一个指向新内存块起始地址的指针。如果重新分配成功，原来的内存块会被释放；如果失败，原来的内存块保持不变

2.malloc的实现原理

       上链接：glibc中malloc实现原理

三、C++内存管理方式

       C语言内存管理方式在C++中可以继续使用，但有些地方就无不稳定力，而且使用起来比较麻烦，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。

1. new/delete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[3];删除ptr4；删除ptr5； delete[] ptr6;}

注意：申请和释放单个元素的空间，使用new和删除符操作，申请和释放连续的空间，使用new[]和delete[]，要配合起来使用，避免出现额外的问题。

2.new和delete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; }私有: int _a;};int main(){ A* p1 = (A*)malloc(sizeof(A)); A* p2 = 新 A(1);免费（p1）；删除p2； // 内置类型几乎是一样的 int* p3 = (int*)malloc(sizeof(int)); // C int* p4 = new int;免费（p3）；删除p4； A* p5 = (A*)malloc(sizeof(A)*10); A* p6 = 新 A[10];免费（p5）；删除[] p6； return 0;}

       我们可以看出new/delete和malloc/free最大区别是new/delete对于【自定义类型】除了还留有空间调用构造函数和构造函数。

注意：在申请自定义类型的空间时，new会调用构造函数，delete会调用构造函数，而malloc与free不会

/*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，尝试执行空间满足措施，如果修改了用户设置了，则申请继续，否则抛出异常。*/ void *__CRTDECL operator new(size_t size) _THROW1(_STD bad_alloc){ // 尝试分配 size 字节 void *p; while ((p = malloc(size)) == 0) if (_callnewh(size) == 0) { // 报告没有内存 //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 名称； _RAISE（诺姆）； } return (p);}

/*operatordelete: 该函数最终是通过free来释放空间的*/voidoperatordelete(void *pUserData){ _CrtMemBlockHeader * pHead ; RTCCALLBACK(_RTC_Free_hook, (pUserData, 0));如果（pUserData == NULL）返回； _mlock(_HEAP_LOCK); /* 阻塞其他线程 */ __TRY /* 获取指向内存块头的指针 */ pHead = pHdr(pUserData); /* 验证块类型 */ _ASSERTE(_BLOCK_TYPE_IS_VALID(pHead->nBlockUse));_free_dbg( pUserData, pHead->nBlockUse ); __最终_munlock(_HEAP_LOCK); /* 释放其他线程 */ __END_TRY_FINALLY return;}/*free 的实现*/#define free(p) _free_dbg(p, _NORMAL_BLOCK)

void MemoryLeaks(){ // 1.申请内存了忘记了释放 int* p1 = (int*)malloc(sizeof(int)); int* p2 = 新 int; // 2.异常安全问题 int* p3 = new int[10];函数（）； // 这里Func函数抛出异常导致delete[] p3未执行，p3没有被释放。 delete[] p3;}

int main(){ int* p = new int[10]; // 将调用函数放在main函数之后，每次程序退出的时候就会检测是否存在内存泄漏 _CrtDumpMemoryLeaks(); return 0;}// 程序退出后，在输出窗口中可以检测到泄漏了多少字节，但是没有具体的位置检测到内存泄漏！转储对象 ->{79} 正常块位于 0x00EC5FB8，40 字节长。数据： < > CD CD CD CD CD CD CD CD CD CD CD CD CD CD CD对象转储完成。