做公司网站图片算是商用吗,做招商网站,网络营销的三种方式,全自动推广软件个人主页 #xff1a; zxctscl 文章封面来自#xff1a;艺术家–贤海林 如有转载请先通知 目录 1. 前言2. C/C内存分布3. C语言中动态内存管理方式4. C中动态内存管理4.1 new/delete操作内置类型4.2 new和delete操作自定义类型 5. operator new与operator delete函数5.1 oper… 个人主页 zxctscl 文章封面来自艺术家–贤海林 如有转载请先通知 目录 1. 前言2. C/C内存分布3. C语言中动态内存管理方式4. C中动态内存管理4.1 new/delete操作内置类型4.2 new和delete操作自定义类型 5. operator new与operator delete函数5.1 operator new与operator delete函数 6. new和delete的实现原理6.1 内置类型6.2 自定义类型 7. 定位new表达式(placement-new)8. 常见面试题8.1 malloc/free和new/delete的区别8.2 内存泄漏8.2.1 什么是内存泄漏内存泄漏的危害8.2.2 内存泄漏分类8.2.3 如何检测内存泄漏8.2.4 如何避免内存泄漏 1. 前言
在之前的C语言中就有提到动态内存管理 【C语言】动态内存管理那么在C中又是怎么样的呢话不多说正文开始。
2. C/C内存分布
我们先来看下面的一段代码和相关问题
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);
}选择题 选项 : A.栈 B.堆 C.数据段(静态区) D.代码段(常量区) (1) globalVar在哪里 C 全局变量在静态区
(2) staticGlobalVar在哪里 C 全局的静态的是在在静态区
(3)staticVar在哪里 C 局部的静态也是在静态区
(4)localVar在哪里 A 在栈帧里面
(5) num1 在哪里 A 数组名代表的是整个数组存在栈上
(6)char2在哪里 A char2的意思是有abc\0字符串在栈上开辟一个数组然后把这个字符串拷贝过去。 char2是一个字符数组它是数组名代表的是整个数组存在栈上。
(7)* char2在哪里 A * char2解引用的时候这个char2在栈上。
(8) pChar3在哪里 A const修饰的并不代表它就是在常量区pChar3是栈上的一个指针变量它指向abcd这个字符串。pChar3在栈上。
(9) * pChar3在哪里 D * pChar3在常量区
(10) ptr1在哪里 A ptr1同样是栈上的一个指针变量指向堆上的一块空间。
(11) * ptr1在哪里 B 是malloc出来空间首元素的地址给了 *ptr1所以*ptr1在堆上。 填空题 sizeof(num1) 40 求的是这个数组的 sizeofint占4个字节这里数组中10个就是10*4
sizeof(char2) 5 也是sizeof数组名计算整个数组的大小
strlen(char2) 4 strlen计算的是字符串大小遇到\0就结束
sizeof(pChar3) 4/8 pChar3是指针指针的大小和平台有关系在64位下就是8,32位下就是4
strlen(pChar3) 4 遇到\0就结束
sizeof(ptr1) 4/8 ptr1是指针指针的大小和平台有关系在64位下就是8,32位下就是4 分这些区域就是为了方便管理。 而堆是我们重点关注的。
【说明】
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。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。堆用于程序运行时动态内存分配堆是可以上增长的。数据段–存储全局数据和静态数据。代码段–可执行的代码/只读常量。
3. C语言中动态内存管理方式
C语言动态内存管理重点关注的就是malloc/calloc/realloc/free
void Test()
{int* p1 (int*)malloc(sizeof(int));free(p1);int* p2 (int*)calloc(4, sizeof(int));int* p3 (int*)realloc(p2, sizeof(int) * 10);// 这里需要free(p2)吗free(p3);
}这里需要free(p2)吗 不需要这里的realloc有原地扩容和异地扩容。原地扩容和p2指向的空间是同一个。异地扩容时候p2已经释放掉了free(p3)就行。
动态内存管理详细可以看看 【C语言】动态内存管理
4. C中动态内存管理
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。
4.1 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10int* ptr5 new int(10);// 动态申请10个int类型的空间int* ptr6 new int[3];delete ptr4;delete ptr5;delete[] ptr6;
}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。
4.2 new和delete操作自定义类型
与c语言相比较的动态内存管理相比较 1、用法上变简洁了 2、可以控制初始化
int* p3 new int(10); // new 1个int对象,初始化成10
int* p4 new int[10] { 1, 2, 3, 4, 5 };//这里new 10个int对象没写完默认用0初始化3、自定义类型开空间构造函数 在之间c语言中我们写数据结构的节点得写一个创建节点的函数CreateListNode
struct ListNode
{ListNode* _next;int _val;
};struct ListNode* CreateListNode(int val)
{struct ListNode* newnode (struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));if (newnode NULL){perror(malloc fail);return NULL;}newnode-_next NULL;newnode-_val val;return newnode;
}而在C里面把构造函数写好了就自动调用构造函数
struct ListNode
{ListNode* _next;int _val;ListNode(int val):_next(nullptr), _val(val){}
};
ListNode* node1 new ListNode(1);
ListNode* node2 new ListNode(2);
ListNode* node3 new ListNode(3);4、new失败了以后抛异常不需要手动检查 在之后会提到抛异常。请多多关注。
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与free不会。
5. operator new与operator delete函数
5.1 operator new与operator delete函数
new和delete是用户进行动态内存申请和释放的操作符operator new 和operator delete是系统提供的全局函数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 间不足应对措施如果改应对措施用户设置了则继续申请否
则抛异常。
*/
void* __CRTDECL operator new(size_t size) _THROW1(_STD bad_alloc)
{// try to allocate size bytesvoid* p;while ((p malloc(size)) 0)if (_callnewh(size) 0){// report no memory// 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 nomem;_RAISE(nomem);}return (p);
}
/*
operator delete: 该函数最终是通过free来释放空间的
*/
void operator delete(void* pUserData)
{_CrtMemBlockHeader* pHead;RTCCALLBACK(_RTC_Free_hook, (pUserData, 0));if (pUserData NULL)return;_mlock(_HEAP_LOCK); /* block other threads */__TRY/* get a pointer to memory block header */pHead pHdr(pUserData);/* verify block type */_ASSERTE(_BLOCK_TYPE_IS_VALID(pHead-nBlockUse));_free_dbg(pUserData, pHead-nBlockUse);__FINALLY_munlock(_HEAP_LOCK); /* release other threads */__END_TRY_FINALLYreturn;
}
/*
free的实现
*/
#define free(p) _free_dbg(p, _NORMAL_BLOCK)通过上述两个全局函数的实现知道operator new 实际也是通过malloc来申请空间如果malloc申请空间成功就直接返回否则执行用户提供的空间不足应对措施如果用户提供该措施就继续申请否则就抛异常。operator delete 最终是通过free来释放空间的。 但如果我们要用operator new的话和malloc用法是一样的。
int* p1 (int*)operator new(10 * 4);class A
{
public:A(int a 0): _a(a){cout A(): this endl;}~A(){cout ~A(): this endl;}
private:int _a;
};int main()
{A* ptr new A; return 0;
}new也是malloc 就是这样转换的
A* ptr2 new A[10];operator new[]底层还是用operator new而operator new底层还是malloc 抛异常是operator new这层抛出来的。 delete是先析构还是先销毁空间
class Stack
{
public:Stack(){_a (int*)malloc(sizeof(int) * 4);_top 0;_capacity 4;}~Stack(){free(_a);_top _capacity 0;}
private:int* _a;int _top;int _capacity;
};int main()
{Stack* pst new Stack;delete pst;return 0;
}先析构如果先调用operator deletepst指向的空间就销毁了后面的空间就找不到了。 所以delete先调用析构函数再operator delete。
new是操作符编译器编译的时候直接转化成对应的指令先去调operator new把空间开出来在再调用构造函数,而operator new底层是malloc。 多定义了4个字节用来存储个数这个个数存的是对象个数。
一定会多开4个字节吗 这里内置类型不调用析构函数这里就不多开。
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如果没有显示写析构函数那么前面就不会多开4个字节。
class A
{
public:A(int a 0): _a(a){cout A(): this endl;}/*~A(){cout ~A(): this endl;}*/
private:int _a;
};int main()
{A* ptr1 new A; // operator new 1次构造A* ptr2 new A[10];// operator new[] 10次构造delete ptr1; // 1次析构 operator deletedelete[] ptr2; // 10次析构 operator delete[]int* p1 new int[10];return 0;
}为什么用delete就报错 报错原因是释放位置错了指针不可能向前偏移4个字节。所以必须用delete[]。 总之一定要匹配使用不匹配结果是不确定的。
6. new和delete的实现原理
6.1 内置类型
如果申请的是内置类型的空间new和mallocdelete和free基本类似不同的地方是 new/delete申请和释放的是单个元素的空间new[]和delete[]申请的是连续空间而且new在申请空间失败时会抛异常malloc会返回NULL。
6.2 自定义类型
new的原理
调用operator new函数申请空间在申请的空间上执行构造函数完成对象的构造 delete的原理在空间上执行析构函数完成对象中资源的清理工作调用operator delete函数释放对象的空间 new T[N]的原理调用operator new[]函数在operator new[]中实际调用operator new函数完成N个对 象空间的申请在申请的空间上执行N次构造函数 delete[]的原理在释放的对象空间上执行N次析构函数完成N个对象中资源的清理调用operator delete[]释放空间实际在operator delete[]中调用operator delete来释 放空间
7. 定位new表达式(placement-new)
定位new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。 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
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需要使用new的定义表达式进行显示调构造函数进行初始化。
class A
{
public:A(int a 0): _a(a){cout A(): this endl;}~A(){cout ~A(): this endl;}
private:int _a;
};
// 定位new/replacement new
int main()
{A* p1 (A*)malloc(sizeof(A));//显示调用构造函数对一块已经有的空间初始化new(p1)A; // 注意如果A类的构造函数有参数时此处需要传参p1-~A();free(p1);A* p2 (A*)operator new(sizeof(A));new(p2)A(10);p2-~A();operator delete(p2);return 0;
}8. 常见面试题
8.1 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
malloc和free是函数new和delete是操作符malloc申请的空间不会初始化new可以初始化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
总之就是new就方便。
8.2 内存泄漏
内存泄漏一块已经不再使用的空间没有释放
8.2.1 什么是内存泄漏内存泄漏的危害
什么是内存泄漏内存泄漏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;
}8.2.2 内存泄漏分类
C/C程序中一般我们关心两种方面的内存泄漏 堆内存泄漏(Heap leak) 堆内存指的是程序执行中依据须要分配通过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 删掉。假设程序的设计错误导致这部分内存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。
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。
8.2.3 如何检测内存泄漏
在vs下可以使用windows操作系统提供的_CrtDumpMemoryLeaks() 函数进行简单检测该 函数只报出了大概泄漏了多少个字节没有其他更准确的位置信息。 因此写代码时一定要小心尤其是动态内存操作时一定要记着释放。但有些情况下总是防不胜 防简单的可以采用上述方式快速定位下。如果工程比较大内存泄漏位置比较多不太好查时 一般都是借助第三方内存泄漏检测工具处理的。
8.2.4 如何避免内存泄漏
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着匹配的去释放。ps 这个理想状态。但是如果碰上异常时就算注意释放了还是可能会出问题。需要下一条智 能指针来管理才有保证。采用RAII思想或者智能指针来管理资源。有些公司内部规范使用内部实现的私有内存管理库。这套库自带内存泄漏检测的功能选项。出问题了使用内存泄漏工具检测。ps不过很多工具都不够靠谱或者收费昂贵。
总结一下: 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。
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