内存管理【C++】

内存分布

C++中的内存区域主要有以下5种

1. 栈（堆栈）：存放非静态局部变量/函数参数/函数返回值等等，栈是向下增长的【地址越高越先被使用】。栈区内存的开辟和销毁由系统自动执行

2. 堆：用于程序运行时动态内存分配，由程序员申请和释放内存，堆是向上增长的【地址越低越先被使用】。

3. 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。

4. 数据段（全局区）：存储全局数据和静态数据。

5. 代码段（常量区）：存放可执行的代码/只读常量。

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C++动态内存管理

动态内存申请

动态内存申请，申请的是堆区的内存

申请一个类型大小的空间

不初始化申请的空间语法：

T* p=new T（T代指类型，p可以是任意合法标识符）

例

int* p = new int;
1

即可申请1个int类型大小的未初始化的空间

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初始化申请内置类型的空间语法：

T* p=new T（要初始化的值）（T代指类型，p可以是任意合法标识符）

例

int* p = new int(200);
1

即可申请1个int类型大小的初始化为200的空间

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调用指定构造函数申请自定义类型的空间语法：

T* p=new T（传给自定义类型的构造函数的参数）（T代指类型，p可以是任意合法标识符）

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申请连续多个类型大小的空间

不初始化申请的空间语法：

T* p=new T【n】（T代指类型，p可以是任意合法标识符，n是要申请的连续的类型空间的个数）

例

int* p = new int[12];
1

即可申请连续12个int类型大小未初始化的空间

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初始化申请内置类型的空间语法：

T* p=new T【n】{初始值1，初始值2，……}（T代指类型，p可以是任意合法标识符，n是要申请的连续的类型空间的个数）

例

int* p = new int[12] {1,2,3,4,5,6};
1

即可申请连续12个int类型大小的前6个int空间的值为1,2,3,4,5,6，后6个int空间值为0的空间

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调用指定构造函数申请自定义类型的空间语法：

T* p=new T【n】{{传给第一个自定义类型的构造函数的参数}，{传给第二个}（T代指类型，p可以是任意合法标识符，n是要申请的连续的类型空间的个数）
例

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动态内存释放

释放一个类型大小的空间

语法：
delete p（p是存放了动态内存申请的空间的首地址的指针）

例

int* p = new int;

delete p;
1
2
3

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释放连续多个类型大小的空间

语法：
delete[] p（p是存放了动态内存申请的空间的首地址的指针）

例

int* p = new int[12];

delete[] p;
1
2
3

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operator new和operator delete

这两个都是库里实现好的全局函数
operator new是C语言的malloc的封装函数，主要封装了malloc失败时不在返回NULL而是抛异常

即申请空间本质上还是使用malloc

operator delete是C语言的free的封装函数

即释放空间本质上还是使用free

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new和delete以及new T[]和delete[]实现原理

new

1. 先调用operator new函数申请空间
2. 如果是自定义类型就再调用它的构造函数

delete

1. 如果是自定义类型就调用它的析构函数
2. 调用operator delete 释放申请的空间

new T[n]

1. 调用operator new申请连续的n个类型大小的空间
2. 如果是自定义类型就再调用n次它的构造函数

delete[]

1. 如果是自定义类型就调用n次它的析构函数
2. 调用operator delete释放连续的n个类型大小的空间

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new的delete与malloc和free的区别

1. malloc和free是函数，new和delete是操作符

2. malloc申请的空间不能初始化，new可以初始化

3. 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

4. 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

5. 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