前言
一、内存的分区
- 代码区:存放程序的机器指令,通常是可共享的,并且通常为只读的,以防止程序意外修改自身的代码。
- 全局/静态存储区:存放全局变量和静态变量,这些变量在程序的整个生命周期内都存在。
- 堆区:用于动态分配内存,程序运行时根据需要通过malloc、calloc、realloc等函数在堆区中分配内存空间。
- 栈区:存放函数的局部变量和函数调用的参数,由编译器自动管理,遵循后进先出的原则。
- 常量区:存放常量数据,如字符串字面量,这些数据在程序运行期间不可修改。
- 代码区:存放程序的二进制代码,是程序执行指令的存储空间。
二、c语言中的内存管理(参考)
malloc
函数用于动态分配指定大小的内存空间,并返回指向该内存的指针。如果分配成功,返回非null指针;否则返回null。calloc
函数除了分配内存外,还会将分配的内存初始化为零。realloc
函数用于调整已分配内存的大小,可能会移动内存块以适应新的大小要求。free
函数用于释放之前通过动态内存分配函数分配的内存空间
三、c++中的内存管理
c++内存分配
不同于c语言,c++有着自己独立动态内存开辟的方法:
主要通过new
和delete
操作符来实现。new
操作符用于分配单个对象或数组,而delete
和delete[]
分别用于释放这些对象或数组所占用的内存.
下面是new和delete应用的实例:
//动态申请一个int大小空间
int* p0 = new int;
//动态申请一个int大小空间并且初始化为0
int* p1 = new int (0);
//动态申请10个int大小空间
int* p2 = new int[10];
//动态申请10个int大小空间并且初始化为0
int* p3 = new int[10] {0};
delete p0;
delete p1;
delete[] p2;
delete[] p3;
注意
- 不要使用delete释放非new开辟的空间
- 不要使用delete释放同一块空间两次
- 如果使用new [ ] 开辟数组进行内存分配,应该使用delete [ ] 来释放
- 如果new对一个实体进行内存分配,应该使用delete(没有方括号)进行释放
四、new 和 delete深度探索
有关operator new 和operator delete
operator new
-
operator new
是一个特殊的操作符,用于动态分配内存。它与new
操作符密切相关,但它们在语义上有所区分。 -
new
操作符是一个高级操作符,它不仅分配内存,还自动调用对象的构造函数。 -
operator new
仅负责分配内存,不涉及对象的构造。 -
operator new
可以被重载,以便为特定的类或全局范围提供自定义的内存分配策略 -
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。
通俗的讲 ,new 不仅仅可以进行空间开辟,针对自定义类型会调用其构造函数,而new也是调用重载(operator new),进行内存的分配,然而 operator new 进行内存分配是通过malloc
进行实现的,这正是区别于c语言的其中一点。
关于时间类和汇编语言:
class date
{
public:
date(int year = 1,int month = 1,int day = 1)
:_year(year)
,_month(month)
,_day(day)
{}
~date()
{
_year = 0;
_month = 0;
_day = 0;
}
private:
int _year = 1;
int _month = 1;
int _day = 1;
};
date* d1 = new date;
00007ff62a0d19fc mov ecx,0ch
00007ff62a0d1a01 call operator new (07ff62a0d103ch) 。//调用operator new内存分配
00007ff62a0d1a06 mov qword ptr [rbp+108h],rax
00007ff62a0d1a0d cmp qword ptr [rbp+108h],0
00007ff62a0d1a15 je main+5dh (07ff62a0d1a3dh)
00007ff62a0d1a17 mov r9d,1
00007ff62a0d1a1d mov r8d,1
00007ff62a0d1a23 mov edx,1
00007ff62a0d1a28 mov rcx,qword ptr [rbp+108h]
00007ff62a0d1a2f call date::date (07ff62a0d13d4h) // 调用构造函数
00007ff62a0d1a34 mov qword ptr [rbp+118h],rax
00007ff62a0d1a3b jmp main+68h (07ff62a0d1a48h)
00007ff62a0d1a3d mov qword ptr [rbp+118h],0
00007ff62a0d1a48 mov rax,qword ptr [rbp+118h]
00007ff62a0d1a4f mov qword ptr [rbp+0e8h],rax
00007ff62a0d1a56 mov rax,qword ptr [rbp+0e8h]
00007ff62a0d1a5d mov qword ptr [d1],rax
operator delete
operator delete
是一个全局函数,用于释放之前通过operator new
分配的内存。- 它是
new
操作符的逆运算,负责在内存释放时执行必要的清理工作。 operator delete
通常在delete
表达式中被隐式调用,用于释放单个对象或对象数组的内存- 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(通过free)
00b72150 push ebp 已用时间<=1ms
00b72151 mov ebp,esp
00b72153 sub esp,0cch
00b72159 push ebx
00b7215a push esi
00b7215b push edi
00b7215c push ecx
00b7215d lea edi,[ebp-0ch]
00b72160 mov ecx,3
00b72165 mov eax,0cccccccch
00b7216a rep stos dword ptr es:[edi]
00b7216c pop ecx
00b7216d mov dword ptr [this],ecx
00b72170 mov ecx,dword ptr [this]
00b72173 call a::~a (0b7154bh) //调用析构函数
00b72178 mov eax,dword ptr [ebp+8]
00b7217b and eax,1
00b7217e je __call_empty_init_list_helper<a>+0eh (0
00b72180 push 4
00b72182 mov eax,dword ptr [t. ebp 15990024
00b72185 push eax
00b72186 call operator delete (0b710aah) //释放空间
00b7218b add esp,8
00b7218e mov eax,dword ptr [this]
00b72191 pop edi
00b72192 pop esi
小结
new 和delete 调用的时候内部调用的顺序
- new 先进行空间的开辟(
malloc
),在进行对象的实例化 - delete先进行析构函数的调用,进行资源的销毁,在进行空间的释放(
free
)
五、replacement new
在c++中new
操作符通常用于在堆上分配内存并调用对象的构造函数。除了常规的new
操作符外,c++还提供了operator new
和placement new
两种替代机制。operator new
是new
操作符内部使用的函数,可以被重载以提供自定义的内存分配策略。而placement new
是一种特殊的new
表达式,它允许在已分配的内存上构造对象,而不是分配新的内存。
//用法
new(place_address)type
应用场景:
池化技术:
化技术在c++编程中通常指的是预先分配一定数量的资源(如内存、线程等)并存储在一个“池”中,以便在程序运行时可以快速地从中获取和返回资源,而不是每次都进行昂贵的动态分配和释放操作。
这个就是进行已有空间进行对象实例化
六、c语言和c++内存分配的区别
区别malloc
free
new
delete
malloc
和free
是函数,而new
和delete
是操作符malloc
不可以初始化而new
可以初始化malloc
进行内存分配的时候是手动计算空间的大小,而new
后面跟类型,大小在[ ]
中指定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
申请空间失败是返回null,而new
申请空间失败是捕获异常- 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
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
申请空间失败是返回null,而new
申请空间失败是捕获异常
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
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