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wordpress 搭建 cms,企业网站的优化和推广方法,设计logo图案免费,微信公众号的推广目录 引入#xff1a; 一、C中的内存布局 1.内存区域 2.示例变量存储位置说明 二、C语言中动态内存管理 三、C内存管理方式
1.new/delete操作内置类型 2.new和delete操作自定义类型 四、operator new与operator delete函数#xff08;重要点进行讲解#xff09; … 目录 引入 一、C中的内存布局 1.内存区域 2.示例变量存储位置说明 二、C语言中动态内存管理 三、C内存管理方式  1.new/delete操作内置类型 2.new和delete操作自定义类型 四、operator new与operator delete函数重要点进行讲解 五、new和delete的实现原理 六、定位 new 和定位 delete 七、面试题 1.malloc/free和new/delete的区别 2.内存泄漏 引入 以下代码分别存储在哪个区域 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;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); }图解: 一、C中的内存布局 在了解具体的内存管理操作之前先得清楚 C 程序的内存布局。一般来说一个 C 程序的内存可以大致分为以下几个区域 1.内存区域 内核空间 用户代码不能读写。操作系统内核运行在此空间负责管理系统资源和执行关键任务。 代码区Text Segment 存放程序的可执行代码即机器指令。通常是只读的防止程序在运行过程中意外修改自身的代码。 全局 / 静态存储区Data Segment 存储全局变量和静态变量。全局变量在整个程序的生命周期内都存在而静态变量包括局部静态变量根据其定义的作用域有不同的可见性但它们的生命周期都是从程序开始到结束。 栈区Stack 用于存储函数调用时的局部变量、函数参数以及返回地址等信息。遵循后进先出LIFO的原则每当一个函数被调用时相关的信息就会被压入栈中函数执行完毕后这些信息又会被弹出栈。栈的大小通常是在程序启动时就确定好的相对有限如果在栈上分配过多的内存可能会导致栈溢出的错误。 堆区Heap 是一块相对较大且比较灵活的内存区域用于动态分配内存。程序员可以在程序运行期间根据需要随时在堆上申请和释放内存。与栈不同堆上的内存分配和释放需要程序员手动进行管理这也正是内存管理容易出现问题的地方之一。如果忘记释放堆内存会导致内存泄漏。 常量存储区 存放常量数据如字符串常量等。这些数据在程序运行期间不能被修改。 内存映射段 可以用于文件映射、动态库加载、匿名映射等。提供了一种将文件或其他资源映射到进程内存空间的方式以便更高效地访问这些资源。 2.示例变量存储位置说明 1、globalVar在哪里 根据上面的代码可知glovalVar是在main函数外创建的变量即在全局创建的变量全局变量存放在数据段(静态区)中。 2、staticGlobalVar在哪里 staticGlobalVar是在main函数外创建的静态变量即在全局创建的静态变量全局静态变量存放在数据段(静态区)中。 3、staticVar在哪里 staticVar是在main函数内部创建的静态变量即在局部创建的静态变量局部静态变量存放在数据段(静态区)中。 4、localVar在哪里 localVar是在main函数内部创建的变量即在局部创建的普通变量局部创建的普通变量存放在栈区。 5、char2在哪里 char2是在main函数内部创建的数组的数组名即在局部创建的多个普通变量局部创建的普通变量存放在栈区。 6、* char2在哪里 *char2是对数组的的首元素进行解引用解引用的值存放在哪个区域*char2的则存放在哪个区域*char2是数组的第一个字符即字符变量中的第一个元素字符变量存放在栈区因此char2存放在栈区。 7、pChar3在哪里 pChar3是在main函数内部创建的const修饰的常指针变量实质还是一个局部创建的变量只是该变量的值不能修改因此pChar3存放在栈区。 8、 pChar3在哪里 *pChar3是对数组的的首元素进行解引用解引用的值存放在哪个区域*pChar3的则存放在哪个区域*pChar3是常量字符串的第一个字符字符常量存放在代码段(常量区)因此pChar3存放在代码段(常量区)。 9、ptr1在哪里 ptr1是在main函数内部创建的指针变量实质还是一个局部创建的变量因此pChar3存放在栈区。(ptr2、ptr3同理) 10、 ptr1在哪里 *ptr1是对数组的的首元素进行解引用解引用的值存放在哪个区域*ptr1的则存放在哪个区域*ptr1是通过动态开辟的空间动态开辟的空间存放在堆区因此ptr1存放在堆区。(ptr2、ptr3同理) 顺便提一下为什么说栈是向下增长的而堆是向上增长的  简单来说在一般情况下在栈区开辟空间先开辟的空间地址较高而在堆区开辟空间先开辟的空间地址较低。 例如下面代码中变量a和变量b存储在栈区指针c和指针d指向堆区的内存空间 #include iostream using namespace std; int main() {//栈区开辟空间先开辟的空间地址高int a 10;int b 20;cout a endl;cout b endl;//堆区开辟空间先开辟的空间地址低int c (int)malloc(sizeof(int) 10);int* d (int)malloc(sizeof(int) 10);cout c endl;cout d endl;return 0; }因为在栈区开辟空间先开辟的空间地址较高所以打印出来a的地址大于b的地址在堆区开辟空间先开辟的空间地址较低所以c指向的空间地址小于d指向的空间地址。 注意在堆区开辟空间后开辟的空间地址不一定比先开辟的空间地址高。因为在堆区后开辟的空间也有可能位于前面某一被释放的空间位置。 二、C语言中动态内存管理 1.malloc: malloc函数的功能是开辟指定字节大小的内存空间如果开辟成功就返回该空间的首地址如果开辟失败就返回一个NULL。传参时只需传入需要开辟的字节个数。 2.calloc calloc函数的功能也是开辟指定大小的内存空间如果开辟成功就返回该空间的首地址如果开辟失败就返回一个NULL。calloc函数传参时需要传入开辟的内存用于存放的元素个数和每个元素的大小。calloc函数开辟好内存后会将空间内容中的每一个字节都初始化为0。 3.realloc  realloc函数可以调整已经开辟好的动态内存的大小第一个参数是需要调整大小的动态内存的首地址第二个参数是动态内存调整后的新大小。realloc函数与上面两个函数一样如果开辟成功便返回开辟好的内存的首地址开辟失败则返回NULL。 4.free free函数的作用就是将malloc、calloc以及realloc函数申请的动态内存空间释放其释放空间的大小取决于之前申请的内存空间的大小。 这里只做简单的概述若还想进一步了解malloc、calloc、realloc和free请阅读动态内存管理。 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。 1.new/delete操作内置类型 // 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]; //动态申请10个int类型的空间并初始化为0到9 int* p7 new int[10] {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}; //申请 赋值delete ptr4;//销毁 delete ptr5; delete[] ptr6; delete[] p7; 注意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。 2.new和delete操作自定义类型 对于以下自定义类型 class A { public:A(int a 0): _a(a){cout A(): this endl;}~A(){cout ~A(): this endl;}private:int _a; };int main() {// 动态申请单个类的空间A* ptr4 new A;// 动态申请一个A类的空间并初始化为10A* ptr5 new A(10);// 动态申请10个A类的空间创建 10 个对象A* ptr6 new A[10];//动态申请10个A类的空间并初始化0到9A* ptr7 new A[10]{ 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 }; //申请 赋值delete ptr4;//销毁delete ptr5;delete[] ptr6;delete[] ptr7;} 给一个malloc版本 int main() {// 动态申请单个类的空间A* ptr4 (A)malloc(sizeof(A));// 动态申请一个 A 类的空间并初始化为 10A ptr5 (A)malloc(sizeof(A));// 动态申请 10 个 A 类的空间A ptr6 (A*)malloc(sizeof(A) * 10);// 动态申请 10 个 A 类的空间并初始化 0 到 9A* ptr7 (A*)malloc(sizeof(A) * 10);free(ptr4);free(ptr5);free(ptr6);free(ptr7);return 0; } 可以自己进行调试一下会发现mallocfree和new,delete的区别。 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和free不会。 总结一下  1、C中如果是申请内置类型的对象或是数组用new/delete和malloc/free没有什么区别。  2、如果是自定义类型区别很大new和delete分别是开空间构造函数、析构函数释放空间而malloc和free仅仅是开空间和释放空间。  3、建议在C中无论是内置类型还是自定义类型的申请和释放尽量都使用new和delete。 四、operator new与operator delete函数重要点进行讲解 new和delete在底层上就是调用operator new和operator delete的。 operator new和operator delete是 C 中用于动态内存分配和释放的操作符函数。它们可以被重载以实现自定义的内存分配策略。默认情况下operator new会调用底层的操作系统函数来分配内存而operator delete会释放由operator new分配的内存。 operator new和operator delete的用法和malloc和free的用法完全一样其功能都是在堆上申请和释放空间。 int* p1 (int)operator new(sizeof(int) 10); //申请operator delete(p1); //销毁//————-等价—————–//int* p2 (int)malloc(sizeof(int) 10); //申请free(p2); //销毁默认行为:在 C 中当我们使用new关键字来分配内存时实际上会调用operator new函数。这个函数会尝试从堆中分配足够的内存来满足请求。如果分配成功它会返回一个指向分配的内存的指针如果分配失败它会抛出一个std::bad_alloc异常。 实际上operator new的底层是通过调用malloc函数来申请空间的当malloc申请空间成功时直接返回若申请空间失败则尝试执行空间不足的应对措施如果该应对措施用户设置了则继续申请否则抛异常。而operator delete的底层是通过调用free函数来释放空间的。 注意虽然说operator new和operator delete是系统提供的全局函数但是我们也可以针对某个类重载其专属的operator new和operator delete函数进而提高效率。  例如我们可以实现一个简单的内存池来提高内存分配的效率。 以下是一个简单的示例 class MyClass { public:static void* operator new(size_t size){cout Custom operator new called. endl;return malloc(size);}static void operator delete(void* ptr){cout Custom operator delete called. endl;free(ptr);} };int main() {MyClass* obj new MyClass();delete obj;return 0; } 在这里我们重载了MyClass类的operator new和operator delete函数。当我们创建一个MyClass对象时会调用自定义的operator new函数该函数使用malloc来分配内存。当我们释放一个MyClass对象时会调用自定义的operator delete函数该函数使用free来释放内存。 五、new和delete的实现原理 内置类型  如果申请的是内置类型的空间new/delete和malloc/free基本类似不同的是new/delete申请释放的是单个元素的空间new[ ]/delete [ ]申请释放的是连续的空间此外malloc申请失败会返回NULL而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[ ]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[ ]函数在operator delete[ ]函数中实际调用operator delete函数完成N个对象空间的释放。 六、定位 new 和定位 delete 除了普通的operator new和operator deleteC 还提供了定位new和定位delete。定位new允许我们在已经分配的内存上构造对象而定位delete允许我们在已经构造的对象上显式地调用析构函数并释放内存。 定位newplacement new 定位new允许在已经分配好的内存地址上构造对象而不是像普通的new操作符那样从堆上动态分配新的内存。它的语法形式是new (place_address) type或者或new(place_address)type(initializer-list)其中place_address是一个已经分配好的内存地址type是要构造的对象类型initializer-list是类型的初始化列表 定位deleteplacement delete 定位delete通常与定位new配合使用它允许在已经构造的对象上显式地调用析构函数并释放内存。一般情况下不需要显式调用定位delete只有在特定的情况下比如异常处理中需要确保正确的析构函数调用才可能会用到。 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就需要使用定位new表达式进行显示调用构造函数进行初始化。 #include iostream #include newclass MyClass { public:MyClass(){std::cout MyClass constructor called. std::endl;}~MyClass(){std::cout MyClass destructor called. std::endl;} };int main() {//此时只是开辟空间没有创建对象因为构造函数没有调用char* buffer new char[sizeof(MyClass)];MyClass* obj new (buffer) MyClass(); //new(place_address)type 形式obj-~MyClass();delete[] buffer;return 0; } 代码讲解: 在这个例子中首先分配了一块足够大的内存空间通过char* buffer new char[sizeof(MyClass)];然后使用定位new在这个已经分配好的内存地址buffer上构造了一个MyClass对象。这里先显式调用对象的析构函数obj-~MyClass();然后释放分配的内存块delete[] buffer。注意这里并没有直接使用定位delete而是通过先调用析构函数再释放内存块的方式来模拟定位delete的行为。 总的来说定位new和定位delete提供了一种在特定内存位置上构造和销毁对象的机制在一些特定的场景下可以提供更灵活的内存管理方式。但使用时需要非常小心确保内存的正确分配和释放以避免出现内存泄漏和未定义行为等问题。 七、面试题 1.malloc/free和new/delete的区别 共同点  都是从堆上申请空间并且需要用户手动释放。不同点 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申请的空间会初始化。 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。 4、malloc的返回值是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和析构函数而          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。 2.内存泄漏 什么是内存泄漏内存泄漏的危害 内存泄漏 内存泄漏是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。 void MemoryLeaks() {// 1.内存申请了忘记释放int p1 (int)malloc(sizeof(int));int p2 new int;// 2.异常安全问题int* p3 new int[10];Func(); // 这里Func函数抛异常导致 delete[] p3未执行p3没被释放.delete[] p3; }内存泄漏分类 在C/C中我们一般关心两种方面的内存泄漏 1、堆内存泄漏(Heap Leak) 堆内存指的是程序执行中通过malloc、calloc、realloc、new等从堆中分配的一块内存用完后必须通过调用相应的free或者delete释放。假设程序的设计错误导致这部分内容没有被释放那么以后这部分空间将无法再被使用就会产生Heap Leak。 2、系统资源泄漏 指程序使用系统分配的资源比方套接字、文件描述符、管道等没有使用对应的函数释放掉导致系统资源的浪费严重可导致系统效能减少系统执行不稳定。 如何避免内存泄漏 1、工程前期良好的设计规范养成良好的编码规范申请的内存空间记住匹配的去释放。  2、采用RAII思想或者智能指针来管理资源。  3、有些公司内部规范使用内部实现的私有内存管理库该库自带内存泄漏检测的功能选项。  4、出问题了使用内存泄漏工具检测。 内存泄漏非常常见解决方案分为两种  1、事前预防型。如智能指针等。  2、事后查错型。如泄漏检测工具。