C語(yǔ)言和C++內存分配的實(shí)現

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目錄

• 1 內存分布圖

• 2 C語(yǔ)言和C++內存分配實(shí)現

• 2.1 C語(yǔ)言實(shí)現

• 2.2 C++實(shí)現

• new的原理

• delete的原理

• 3 C語(yǔ)言和C++內存管理區別

• 4 內存泄漏

1 內存分布圖

注意：

1.向下生長(cháng)：地址由高到低
2.向上生長(cháng)：地址由低到高
3.棧又叫堆棧，非靜態(tài)局部變量/函數參數/返回值等等
4.堆用于程序運行時(shí)動(dòng)態(tài)內存分配

2 C語(yǔ)言和C++內存分配實(shí)現

2.1 C語(yǔ)言實(shí)現

malloc函數

 void *malloc(size_t size)

分配所需的內存空間，單位是字節，并返回一個(gè)指向它的指針。

int* ptr_int = (int*)malloc(4*sizeof(int));//開(kāi)辟空間
free(ptr_int);//釋放空間

calloc函數

void *calloc(size_t nitems, size_t size)

分配所需的內存空間，并返回一個(gè)指向它的指針。nitems – 要被分配的元素個(gè)數。size – 元素的大小。malloc 和 calloc 之間的不同點(diǎn)是，malloc 不會(huì )設置內存為零，而 calloc 會(huì )設置分配的內存為零。

char* ptr_char = (char*)calloc(4, sizeof(char));
free(ptr_char);

realloc

void *realloc(void *ptr, size_t size)

嘗試重新調整之前調用 malloc 或 calloc 所分配的ptr 所指向的內存塊的大小。ptr – 指針指向一個(gè)要重新分配內存的內存塊，該內存塊之前是通過(guò)調用 malloc、calloc 或 realloc 進(jìn)行分配內存的。如果為空指針，則會(huì )分配一個(gè)新的內存塊，且函數返回一個(gè)指向它的指針。

size – 內存塊的新的大小，以字節為單位。如果大小為 0，且 ptr 指向一個(gè)已存在的內存塊，則 ptr 所指向的內存塊會(huì )被釋放，并返回一個(gè)空指針。

int* ptr_int = (int*)malloc(4*sizeof(int));
char* ptr_char = (char*)calloc(4, sizeof(char));

int* ptr_int1 = (int*)realloc(ptr_int, 8 * sizeof(int));
char* ptr_char1 = (char*)realloc(ptr_char, 8 * sizeof(char));

2.2 C++實(shí)現

new和delete的實(shí)現原理

1 內置類(lèi)型

• 如果申請的是內置類(lèi)型的空間，new和malloc，delete和free基本類(lèi)似，不同的地方是：new/delete申請和釋放的是單個(gè)元素的空間，new[]和delete[]申請的是連續空間，而且new在申請空間失敗時(shí)會(huì )拋異常，malloc會(huì )返回NULL。

2 自定義類(lèi)型

new的原理

1.調用operator new函數申請空間

2.在申請的空間上執行構造函數，完成對象的構造

delete的原理

1.在空間上執行析構函數，完成對象中資源的清理工作

2.調用operator delete函數釋放對象的空間

3 C語(yǔ)言和C++內存管理區別

malloc/free和new/delete的共同點(diǎn)是：都是從堆上申請空間，并且需要用戶(hù)手動(dòng)釋放。不同的地方是：

1.malloc和free是函數，new和delete是操作符

2.malloc申請的空間不會(huì )初始化，new可以初始化

3.malloc申請空間時(shí)，需要手動(dòng)計算空間大小并傳遞，new只需在其后跟上空間的類(lèi)型即可

4.malloc的返回值為void*, 在使用時(shí)必須強轉，new不需要，因為new后跟的是空間的類(lèi)型

5.malloc申請空間失敗時(shí)，返回的是NULL，因此使用時(shí)必須判空，new不需要，但是new需要捕獲異常

6.申請自定義類(lèi)型對象時(shí)，malloc/free只會(huì )開(kāi)辟空間，不會(huì )調用構造函數與析構函數，而new在申請空間后會(huì )調用構造函數完成對象的初始化，delete在釋放空間前會(huì )調用析構函數完成空間中資源的清理

4 內存泄漏

什么是內存泄漏：

內存泄漏指因為疏忽或錯誤造成程序未能釋放已經(jīng)不再使用的內存的情況。內存泄漏并不是指內存在物理上的消失，而是應用程序分配某段內存后，因為設計錯誤，失去了對該段內存的控制，因而造成了內存的浪費。

內存泄漏的危害：長(cháng)期運行的程序出現內存泄漏，影響很大，如操作系統、后臺服務(wù)等等，出現內存泄漏會(huì )導致響應越來(lái)越慢，最終卡死。

堆內存泄漏(Heap leak)

堆內存指的是程序執行中依據須要分配通過(guò)malloc / calloc / realloc / new等從堆中分配的一塊內存，用完后必須通過(guò)調用相應的 free或者delete 刪掉。假設程序的設計錯誤導致這部分內存沒(méi)有被釋放，那么以后這部分空間將無(wú)法再被使用，就會(huì )產(chǎn)生Heap Leak。

系統資源泄漏

指程序使用系統分配的資源，比方套接字、文件描述符、管道等沒(méi)有使用對應的函數釋放掉，導致系統資源的浪費，嚴重可導致系統效能減少，系統執行不穩定。