C++内存管理练习题

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); free(ptr1);free(ptr3); 
}

选项: A.栈 B.堆 C.数据段(静态区) D.代码段(常量区)
globalVar在哪里？__ C __ staticGlobalVar在哪里？__ C __
staticVar在哪里？__ C __ localVar在哪里？__ A __
num1 在哪里？__ A __
char2在哪里？__ A __ *char2在哪里？__ A __
pChar3在哪里？__ A __ *pChar3在哪里？__ D __
ptr1在哪里？__ A __ *ptr1在哪里？__ B __

globalVar属于全局变量，所以存放在静态区。
staticGlobalVar，属于静态的全局变量，静态成员存放在静态区。
staticVar是一个静态的局部变量，存放在静态区。
localVar，是一个局部变量，存放在栈区。
num1，是一个数组名，表示首元素的地址，所以也是一个局部变量存放到栈区中。
char2,是一个数组名，表示首元素的地址，所以也是一个局部变量存放到栈区中。
*char2,解引用，表示数组首元素的数据，我们char2是一个在栈上的数组，将我们的常量字符拷贝的数组上，所以我们*char存放到栈上。
pChar3,是一个常量指针，在这个函数中，所以属于栈区。
*pChar3，对于这个常数组解引用，表示这个常量字符串，既然是常量，就存放在常量区。
ptr1 是一个地址，存放在函数上，所以也是一个局部变量存放到栈区中。
*ptr1是我们动态开辟的空间，存放在堆上。

注意

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

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。

5. 代码段–可执行的代码/只读常量。

C++的动态内存管理

我们先回忆一下malloc calloc，realloc
malloc:开辟空间，但是不初始化。
calloc：开辟空间，但是初始化为0.
realloc:扩容，但是分为原地扩容，和异地扩容

C++依旧可以使用，但是又出现了新的关键字new和delete

一、new和delete

我们在C++阶段我们就尽量不要再用malloc和realloc，
我们使用new至于为什们看下面不同类型的对比就可以。

①开辟内置类型

先看样例

int main()
{//初始化单个对象//C语言初始化int* p1 = (int*)malloc(sizeof(int));//C++初始化int* pp1 = new int;//C销毁free(p1);//C++销毁delete pp1;//初始化多个对象//C语言初始化int* p2 = (int*)malloc(sizeof(int) * 10);//C++初始化int* pp2 = new int[10];//C销毁free(p2);//C++销毁delete[] pp2;return 0;
}

我们通过调试发现，好像对于C++来说好像跟C语言一样，在开辟空间的时候都不初始化。
所以在定义内置类型的时候，new和malloc基本相同.

我们malloc不能初始化，但是new在其实也可以初始化。
大家看代码举一反三

int main()
{//这个不会初始化int* p1 = new int;//这个初始化,申请一个，初始化为10int* p2 = new int(10);//创建10个数据的数组int* p3 = new int[10];//10个数据的数组初始化,将前4个初始化为特定的，其他为0int* p4 = new int[10]{ 1,2,3,4 };return 0;
}

delete和free不要混着用

malloc用free
new用delete
可能会出问题，也可能不会。结果是不确定的。

②开辟自定义类型

我们c语言怎么开辟自定义类型的空间。

我们想一想在学习链表的时候，我们好像在创建一个链表的时候，我们好像写了一个函数，先用malloc创建一个结点的空间，然后我们再初始化。

但是对于C++，来说，我们可以直接用new，我们就及创建了空间，又将内容初始化，所以我们以后创建空间就用new

//这是一个链表，我们一会就要创建这个链表。
struct ListNode
{ListNode(int val):_val(val), _next(nullptr){}
private:int _val;ListNode* _next;
};int main()
{//对于自定义类型，会用new会调用构造函数，然后在初始化列表中初始化。ListNode* n1 = new ListNode(1);ListNode* n2 = new ListNode(2);ListNode* n3 = new ListNode(3);return 0;
}

二、operator new与operator delete函数

注意

operator new 和operator delete是系统提供的全局函数。并不是运算符重载。
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参数类型

void* operator new (size_t size) throw (bad_alloc);
我们发现其实跟malloc一样

operator new和malloc的区别

我们的operator new失败了会抛异常
malloc失败了会返回空指针

int main()
{//失败了抛异常int* p1 = (int*)operator new(sizeof(int));//失败返回空指针int* p2 = (int*)malloc(sizeof(int));if (p2 == nullptr){perror("malloc fail");}}

① new的机制

new的两个作用

1. 用operator new申请空间
2. 调用构造函数

因为面向对象的语言，失败了都喜欢用抛异常而不是空指针。
所以在申请空间的时候用operator new将malloc封装，然后失败了就会抛异常。

① delete的机制

delete的两个作用

1. 先调用析构函数
2. 再用 operator delete释放空间

在释放空间的时候用operator new将free封装。

为什们delete和free不要混着用？

我们如果用new开辟空间，用free释放空间，我们就可能不调用析构函数。直接是释放空间。（因为释放空间的时候用operator new将free封装）。

结论

new/malloc系列，有底层实现机制有关联交叉。
可能有问题，可能没问题，必须匹配使用。

三、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。

四、定位new

假设我们先用malloc开辟空间了，但是我们没有初始化。
这时我们去初始化，有没有什么办法呢？
就要用我们的定位new

定位new的作用

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。

定位new的使用格式

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

class A
{
public:A(int a = 0): _a(a){}
private:int _a;
};
int main()
{A aa;A* p1 = (A*)malloc(sizeof(A));if (p1 == nullptr){perror("malloc fail");}//定义new//p1找到要初始化的位置//A(1)构造函数。初始化内容new(p1)A(1);//释放空间p1->~A();free(p1);
}

总结

对于C++来说，其实和C语言差不多，但是多了一个new和delete
大家多多感受