网站栏目建设需求的通知,网站开发入门习题,网线制作注意事项,flash做网站#x1f4d9; 作者简介 #xff1a;RO-BERRY #x1f4d7; 学习方向#xff1a;致力于C、C、数据结构、TCP/IP、数据库等等一系列知识 #x1f4d2; 日后方向 : 偏向于CPP开发以及大数据方向#xff0c;欢迎各位关注#xff0c;谢谢各位的支持 目录 1. C/C内存分布2. C语… 作者简介 RO-BERRY 学习方向致力于C、C、数据结构、TCP/IP、数据库等等一系列知识 日后方向 : 偏向于CPP开发以及大数据方向欢迎各位关注谢谢各位的支持 目录 1. C/C内存分布2. C语言中动态内存管理方式malloc/calloc/realloc/free3. C内存管理方式3.1 new/delete操作内置类型3.2 new和delete操作自定义类型 4. operator new与operator delete函数5. new和delete的实现原理5.1 内置类型5.2 自定义类型 6. 定位new表达式(placement-new) 了解7. 常见面试题7.1 malloc/free和new/delete的区别7.2 内存泄漏7.3 operator new和new的区别 1. 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) globalVar在哪里____ staticGlobalVar在哪里____ staticVar在哪里____ localVar在哪里____ num1 在哪里____ 答案为CCCAA globalVar为定义为全局变量所以在静态区 staticGlobalVar定义为static全局变量在静态区并且只在本文件可以使用其他文件查找不到 staticVar定义为函数体内的static变量在静态区并且只在本函数内可以使用其他函数查找不到 localVar定义为函数体内的整形为栈区函数结束销毁 num1 定义为函数体内的数组为栈区函数结束销毁 char2在哪里____ *char2在哪里___ pChar3在哪里____ *pChar3在哪里____ ptr1在哪里____ *ptr1在哪里____ 答案为AAAD char2定义为函数体内的字符数组为栈区函数结束销毁 *char2为字符数组里的字符为栈区函数结束销毁 pChar3为指针变量存的是常量区的地址为栈区函数结束销毁 *pChar3为常量字符串/字面量存在常量区 ptr1为指针变量存的是堆区的地址但是为栈区函数结束销毁 *ptr1为堆区 填空题 sizeof(num1) ____; sizeof(char2) ____; strlen(char2) ____; sizeof(pChar3) ____; strlen(pChar3) ____; sizeof(ptr1) ____; num1为十个整形的数组大小为40 char2为字符数组存储的是“abcd\0”大小为5 char2的长度为4 pChar3的大小为4或者8看为32位还是64位 pChar3的长度为4 ptr1的大小为4或者8 sizeof 和 strlen 区别 sizeof和strlen是C语言中的两个关键字用于获取变量或字符串的大小。它们的区别如下 sizeofsizeof是一个运算符用于获取变量或数据类型的大小以字节为单位。它可以用于任何数据类型包括基本数据类型如int、float和自定义数据类型如结构体、数组。sizeof返回的是一个无符号整数值。 strlenstrlen是一个函数用于获取字符串的长度以字符为单位。它只能用于字符串类型即以null字符’\0’结尾的字符数组。strlen返回的是一个整数值表示字符串中字符的个数不包括null字符。 总结一下 sizeof用于获取变量或数据类型的大小而strlen用于获取字符串的长度。 sizeof可以用于任何数据类型而strlen只能用于字符串类型。 sizeof返回的是字节数strlen返回的是字符个数。 【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。 2. C语言中动态内存管理方式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);
}在这段代码中需要使用free(p2)来释放内存。虽然在后续使用realloc重新分配内存时会将原来的内存块复制到新的内存块中但是在这之前我们仍然需要使用free来释放原来的内存块。这是因为realloc函数并不会自动释放原来的内存块而是返回一个新的指针指向重新分配后的内存块。所以在使用realloc之前我们需要手动释放原来的内存块。 .【面试题】
malloc/calloc/realloc的区别
malloc、calloc和realloc都是C语言中用于动态存分配的函数它们的区别如下 mallocmalloc函数用于分配指定大小的内存块并返回一个指向该内存块起始地址的指针。它只负责分配内存并不对内存进行初始化所以分配的内存中可能包含旧数据。 calloccalloc函数也用于分配内存块但与malloc不同的是它在分配内存后会将内存块中的每个字节都初始化为0。因此使用calloc分配的内存是被清零的。 reallocrealloc函数用于重新分配已经分配的内存块的大小。它接受两个参数一个已经分配的内存块指针和新的大小。realloc会尝试重新分配指定大小的内存并返回一个指向新分配内存起始地址的指针。如果重新分配成功原来的内存块会被释放如果失败原来的内存块保持不变。需要注意的是realloc可能会将原来的数据复制到新的内存块中因此在使用realloc时需要小心处理指针引用问题。 3. 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。
3.1 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3个int类型的空间int* ptr6 new int[3];// 动态申请3个int类型的空间并初始化为1,2,3int* ptr7 new int[3]{1,2,3};// 动态申请10个int类型的空间并初始化为1,2,3,0,0,0,0,0,0int* ptr8 new int[10]{1,2,3}; //new会为你没有初始化的空间默认初始化为0delete ptr4;delete ptr5;delete[] ptr6;delete[] ptr7;delete[] ptr7;
}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。
3.2 new和delete操作自定义类型
class A
{
public:A(int a 0): _a(a){cout A(): this endl;}~A(){cout ~A(): this endl;}
private:int _a;
};
int main()
{// new/delete 和 malloc/free最大区别是 new/delete对于【自定义类型】除了开空间还会调用构造函数和析构函数cout 自定义类型 endl;cout malloc and free endl;A* p1 (A*)malloc(sizeof(A));free(p1);cout new and delete endl;A* p2 new A(1);delete p2;cout endl;// 内置类型是几乎是一样的cout 内置类型 endl;cout malloc and free endl;int* p3 (int*)malloc(sizeof(int)); // Cfree(p3);cout new and delete endl;int* p4 new int;delete p4;cout endl;cout 自定义类型多个空间 endl;cout malloc and free endl;A* p5 (A*)malloc(sizeof(A) * 10);free(p5);cout new and delete endl;A* p6 new A[10];delete[] p6;cout endl;return 0;
}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。 所以对于自定义类型的初始化new和delete比malloc和free更为方便 内置类型的对象申请释放new和malloc除了用法上没有人任何区别 4. 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。这两个函数是封装了malloc和free。 /*
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)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。 5. new和delete的实现原理
5.1 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。 5.2 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 6. 定位new表达式(placement-new) 了解
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 Stack
{
public:Stack(int capacity 4){cout 调用构造函数 endl;_a new int[capacity];_top 0;_capacity capacity;}~Stack(){cout 调用析构函数 endl;delete[] _a;_a nullptr;_top 0;_capacity 0;}
private:int* _a;int _top;int _capacity;
};int main()
{//构造函数自动调用Stack s1;Stack* p1 (Stack*)operator new(sizeof(Stack));//不能这么显示调用构造函数//p1-Stack(1);//定位new可以显示调用构造函数new(p1)Stack(1);//析构函数可以显示调用p1-~Stack();return 0;
}运用实例
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()
{// p1现在指向的只不过是与A对象相同大小的一段空间还不能算是一个对象因为构造函数没有执行A* p1 (A*)malloc(sizeof(A));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;
}7. 常见面试题
7.1 malloc/free和new/delete的区别
malloc/free和new/delete的共同点 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
7.2 内存泄漏 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。 7.3 operator new和new的区别
operator new和new是C中用于动态内存分配的两个关键字它们有以下区别 operator new是一个全局函数用于分配指定大小的内存块但不会调用对象的构造函数。它返回一个指向分配内存的指针。使用operator new时需要手动调用对象的构造函数来初始化对象。 new是一个运算符用于在动态存储区中分配内存并调用对象的构造函数进行初始化。它可以自动计算所需的内存大小并返回一个指向已初始化对象的指针。
总结来说operator new只负责内存的分配而new除了分配内存外还会调用对象的构造函数进行初始化。
