C和C++中的動態內存管理

2019-11-06 06:23:02

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C中的動態內存管理

1、C語言中使用malloc/calloc/realloc/free進行動態內存管理，malloc/calloc/realloc用來在堆上開辟空間，free將申請的空間釋放掉。 1）malloc 原型：void * malloc(size_t size); 該函數將在堆上分配一個size byte大小的內存。它分配的單原完全按字節大小計算，因此如此分配N個單原的student_t，那么要這樣實現：(stdent_t )malloc(N sizeof (student_t)); （可用memset初始化） 2）calloc 原型：void* calloc(size_t size, int count); 該函數解決了上面的函數的不足，它將分配count個size大小的單原，因此在便用此函數的時候就會很方便，比如對上面的例子就可以：(student_t *)calloc(sizeof(t_student), N)就可以了。這樣使用就會很清晰的知道分配的內存是一種什么樣的邏輯方式。（會將申請的內存空間初始化） 3）realloc 改變原有內存空間的大小，若不能改變，則會開辟一段新的內存，將原有內存的內容拷貝過去，不會對新開辟的空間進行初始化。 4）_alloc 使用_alloc在棧上動態開辟內存，棧上空間具有函數作用域，在函數結束后系統自動回收，不用用戶管理。

注意：堆上的內存需要用戶自己管理，也就是說用戶動態malloc/calloc/realloc的空間，必須自己free掉，否則會造成內存泄漏。 2、常見的內存泄漏

void MemoryLeaks(){ //1.內存申了忘記釋放 int *pTest = (int *)malloc(10*sizeof(int)); assert(NULL != pTest); Do(); //2.程序邏輯不清，以為釋放了，實際內存泄漏 int *pTest1 = (int *)malloc(10*sizeof(int)); int *pTest2 = (int *)malloc(10*sizeof(int)); Do(); pTest1 = pTesr2; free(pTest1); free(pTest2); //3.程序誤操作，將堆破壞 char *pTest3 = (char *)malloc(5); strcpy(pTest3,"Memory Leaks!"); free(pTest3); //4.釋放是傳入的地址和申請時的地方不同 int *pTest4 = (int *)malloc(10*sizeof(int)); assert(NULL != pTest4); pTest4[0] = 0; pTest4++; Do(); free(pTest4);}

C++中的動態內存管理

1、C++中使用new和delete運算符進行動態內存管理。【new作用】調用Operator new分配空間。調用構造函數初始化對象。【delete作用】調用析構函數清理對象調用operator delete釋放空間【new[]作用】調用operator new分配空間。調用N次構造函數分別初始化每個對象。【delete[]作用】調用N次析構函數清理對象。（N是new[ ]出來的）調用operator delete釋放空間

這里寫圖片描述

這里寫圖片描述 2、C++的其他內存管理接口（placement版本） void * operator new (size_t size); void operator delete (size_t size); void * operator new [](size_t size); void operator delete[] (size_t size); 1） operator new/operator delete operator new[]/operator delete[] 和 malloc/free用法一樣。 2）他們只負責分配空間/釋放空間，不會調用對象構造函數/析構函數來初始化/清理對象。 3）實際operator new和operator delete只是malloc和free的一層封裝。

void Test() { int *p1 = new int; //動態分配4個字節（1個int）的空間單個數據 int *p2 = new int(2); //動態分配4個字節（1個int）的空間并初始化為2 int *p3 = new int[2]; //動態分配8個字節（2個int）的空間 delete p1; delete p2; delete[] p3; }

注意：new和delete、new[ ]和delete[ ]要匹配使用，否則會造成內存泄漏甚至崩潰的問題。棧：非靜態局部變量/函數參數/返回值等等，棧是向下增長的。數據段：存儲全局數據和靜態數據（包括局部靜態變量）堆：程序運行時的動態內存分配，可以向上增長的。代碼段：可執行的代碼和只讀常量。 3、malloc/free和new/delete的區別和聯系 1）都是動態內存管理的入口。 2）malloc/free是C/C++的標準庫函數，而new/delete是C++的操作符 3）malloc/free只是動態的分配內存空間/釋放空間。而new/delete除了分配空間還會調用構造函數和析構函數 4）malloc/free需要手動計算類型大小且返回值為void*，new/delete可以自己計算類型的大小，返回對應類型的指針。

class Array { public: Array(size_t size = 10) :_size(size) , _a(0) { cout << "Array(size_t size)" << endl; if (size > 0) { _a = new int[size]; } } ~Array() { cout << "~Array()" << endl; if (_a) { delete[]_a; _a = 0; _size = 0; } } PRivate: int* _a; size_t _size; }; void Test() { //malloc/free函數只是動態的分配內存空間/釋放空間。 Array* p1 = (Array*)malloc(sizeof(Array)); //new/delete操作符除了分配空間還會調用構造函數和析構函數來初始化和清理。 Array* p2 = new Array; //1個類類型 Array* p3 = new Array(20); //1個類類型并初始化為20 Array* p4 = new Array[10]; //10個類類型 free(p1); delete p2; delete p3; delete[] p4; } int main() { Test(); //程序結果構造函數和析構函數被調用12次。 return 0; }

4、定位new表達式定位new表達式是在以分配的原始空間中調用構造函數初始化一個對象。 new(place_address) type; new(place_address) type(initializer-list); place_address必須是一個指針，initializer-list是初始化列表。 eg：利用mallco/free和定位new表達式來模擬new/delete和new[]/delete[]:

class A { public: A(int a = 2) :_a(a) { cout << "A()" << endl; } void Print() { cout << _a << endl; } ~A() { cout << "~A()" << endl; } private: int _a; }; int main() { //分配1個A類型空間 A* pa = (A*)malloc(sizeof(A)); new(pa)A(1); //調用構造函數 pa->~A(); //調用析構函數 free(pa); cout << endl; //分配5個A類型的空間 A* pa1 = (A*)malloc(5 * sizeof(A)); for (int i = 0; i < 5; i++) { new(pa1 + i)A(i); //調用5次構造函數 } for (int i = 0; i < 5; i++) { (pa1+i)->~A(); //調用5次析構函數 } free(pa1); return 0; }

結果如下：這里寫圖片描述