C++内存管理初探

C/C++中程序中内存区域简单划分及介绍

空间划分
内核空间：存放内核代码和数据的空间，提供给内核使用

栈（堆栈）：存储非静态局部变量/实例化后的形参/返回值等等数据的空间，栈向下增长（即从高地址处向低地址处生长）。

内存映射段：用于高效映射I/O映射，装载共享动态库的空间。用户可使用系统接口创建共享内存，做进程间通信

堆：在程序运行时用于动态分配的空间，堆向上增长，程序员申请，必须由程序员释放。

数据段：存储全局数据与静态（static）数据，程序结束时由系统释放

代码段：可执行的代码/只读常量

这篇文章主要集中于C++内存管理，如果有铁汁儿想先回忆一下C语言动态内存管理，移步此处动态内存管理

C++内存管理方式

在C++中，我们仍然可以使用C语言的库函数malloc/calloc/realloc实现内存分配。
在这里插入图片描述
但C++有更好的方法——new运算符，再次强调！运算符new!!!

我们先来试试叭！

使用new分配内存

在运行阶段为一个int值分配未命名的空间，使用指针去访问这个值。

int* pt = new int;

new int告诉程序，需要适合存储一个int数据的空间。new根据类型确定需要多少字节的内存，找到后返回该空间的地址。

为一个数据对象（内置/自定义）获得并制定分配内存的格式如下：

typeName* pointer_name = new typeName;

上面这个仅是申请一个typeName型数据空间的通用格式

那么申请了，释放怎么办？往下看

使用delete释放内存

我们使用完new得到的内存后，当然要释放了！因为new申请的空间仍然在堆上，所以我们还是要自己手动释放，此时应用到delete，将空间归还给系统。这与malloc与free并无二致，自己申请，自己释放。

使用delete释放空间，要给delete后加上被申请空间的指针，就像free释放malloc申请的空间一样，需要指针的传入。如下：

typeName* pointer_name = new typeName;
{
    
    //业务处理完成}
delete pointer_name;//delete释放空间

[Note]:
1.只能用delete释放new申请的空间！这两个是cp，不能拆开，同理，malloc与free也是cp,它们不能混搭使用。

2.不要尝试用delete释放已经释放了的空间！ C++标准指出，这么做的结果是不确定的。但对nullptr来讲是安全的，也就是说，除nullptr外，其它指针不能被释放两次及以上。

使用new申请动态数组

通用格式如下：

typeName* pointer_name = new typeName[number];

这条语句在程序运行时会申请一个可以存放number个typeName类型数据的空间，并将该空间的地址赋给pointer_name,之后我们就能使用申请的空间了。

但我们应知道，一般来说，在C语言里，一般动态申请空间时，会这么写：

typeName* pointer_name = (typeName*)malloc(sizeof(typeName)*number);
if(pointer_name){
    
    //申请成功
	//业务处理
}
else{
    
    //申请失败
	//异常处理
}

也就是说在C语言里申请动态空间，是否成功需要我们自己判断，然后处理。

但在C++里使用new,我们并不需要自己判断是否申请成功。这是因为new申请时会自己判断：

·申请成功，成功直接返回地址，
·不成功，进行内存不足的处理模块，清理无用空间，继续申请，成功则返回地址，不成功则抛出异常。

是不是很nice！我们又能少写几行代码了！
在这里插入图片描述

使用delete释放动态数组

申请了动态数组，释放如下：

typeName* pointer_name = new typeName[number];
{
    
    //业务处理完成}
delete []pointer_name;//delete释放空间

看仔细了！delete []poimnter_name,释放目标之前有一个[]!!!。方括号告诉程序，要释放的目标是一个数组，不是一个元素！方括号里填不填number无所谓！你想填多少也无所谓！因为此处delete只会用到[]，不管里面有没有数字/数字是多少

[Note]:
1.不要使用delete释放非new申请的内存空间
2.不要使用delete释放同一块空间两次
3.如果使用new分配空间，应使用delete释放
4.如果使用new[]分配空间，则应使用delete[]释放
5.对nullptr来说，delete用多少次都是安全的

使用new与delete为类的实例化对象管理空间

现有一个类T，我们想要申请可以存放number个T实例化后的空间，如下即可:

T* pointer_name = new T[number];

但为类实例化对象申请空间有以下两步：
第一步：调用operator new函数申请空间
第二步：在申请的空间上执行number次构造函数，完成number个对象的构造

释放空间如下即可：

T* pointer_name = new T[number];
{
    
    //业务处理}
delete []pointer_name;//delete释放空间

但为类实例化对象释放空间有以下两步：
第一步：在申请的空间上执行number次析构函数，完成number个对象的析构
第二步：调用operator delete函数释放空间

在这里new/delete与malloc/free的一些差别就有所体现了：
new/delete释放空间会调用构造/析构函数

malloc/free与new/delete的区别

比较项	new/delete	malloc/free
申请空间所在内存区域	堆	堆
释放方式	手动释放	手动释放
是否可以初始化	可以	不可以
申请空间大小如何计算	只需空间类型即可	手动计算并传入
返回值是否需要强制类型转换	不需要	需要
申请失败返回值	抛出异常	NULL
申请自定义类型对象	会调用构造/析构函数	只开辟空间