• C/C++内存管理

    1. C/C++内存分布 

    1. int globalVar = 1;
    2. static int staticGlobalVar = 1;
    3. void Test()
    4. {
    5. 	static int staticVar = 1;
    6. 	int localVar = 1;
    7. 	int num1[10] = { 1, 2, 3, 4 };
    8. 	char char2[] = "abcd";
    9. 	const char* pChar3 = "abcd";
    10. 	int* ptr1 = (int*)malloc(sizeof(int) * 4);
    11. 	int* ptr2 = (int*)calloc(4, sizeof(int));
    12. 	int* ptr3 = (int*)realloc(ptr2, sizeof(int) * 4);
    13. 	free(ptr1);
    14. 	free(ptr3);
    15. }
    1. 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？   C       staticGlobalVar 在哪里？C
      staticVar 在哪里？  C           localVar 在哪里？ A 
      num1 在哪里？ A 
      char2 在哪里？   A     * char2 在哪里？  A
      pChar3 在哪里？  A    * pChar3 在哪里？ D
      ptr1 在哪里？  A      * ptr1 在哪里？B
    2. 填空题：
      sizeof ( num1 ) = 40 ;
      sizeof ( char2 ) = 5 ;         strlen ( char2 ) = 4 ;
      sizeof ( pChar3 ) = 4/8 ;     strlen ( pChar3 ) = 4 ;
      sizeof ( ptr1 ) = 4/8 ;

     【说明】

    1. 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。
    2. 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。
    3. 堆 用于程序运行时动态内存分配，堆是可以上增长的。
    4. 数据段 -- 存储全局数据和静态数据。
    5. 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

    3. C++内存管理方式

        C++有自己的 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 

    1.  
    2. #include
    3. using namespace std;
    4.  
    5. void Test()
    6. {
    7. 	int* p1 = (int*)malloc(sizeof(int));
    8.  
    9. 	int* p2 = new int;
    10. 	//申请5个int的数组
    11. 	int* p3 = new int[5];
    12.  
    13. 	//申请1个int对象，初始化为5
    14. 	int* p4 = new int(5);
    15.  
    16. 	//c++11支持new[],用{}初始化，c++98不支持
    17. 	int* p5 = new int[5]{ 1,2,3 };
    18.  
    19. 	free(p1);
    20.  
    21.  
    22. 	delete p2;
    23. 	delete[]  p3;
    24. 	delete p4;
    25. 	delete[] p5;
    26.  
    27. 	//针对内置类型，new/delete跟malloc/free没有本质的区别，只要用法的区别
    28. 	// new/delete 用法简化了
    29. }
    30.  
    31.  
    32. int main()
    33. {
    34. 	Test();
    35.  
    36. 	return 0;
    37. }
    1. void Test()
    2. {
    3. 	// 动态申请一个int类型的空间
    4. 	int* ptr4 = new int;
    5.  
    6. 	// 动态申请一个int类型的空间并初始化为10
    7. 	int* ptr5 = new int(10);
    8.  
    9. 	// 动态申请10个int类型的空间
    10. 	int* ptr6 = new int[3];
    11. 	delete ptr4;
    12. 	delete ptr5;
    13. 	delete[] ptr6;
    14. }

          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

    1. int main()
    2. {
    3. 	// 失败返回NULL
    4. 	char* p1 = (char*)malloc(1024u*1024u*1024u*2 - 1);
    5. 	//cout << p1 << endl;
    6. 	printf("%p\n", p1);
    7.  
    8. 	// new失败,不需要检查返回值，他失败是抛异常
    9. 	try
    10. 	{
    11. 		//char* p2 = new char[1024u * 1024u * 1024u * 2 - 1];
    12. 		char* p2 = (char*)operator new(1024u * 1024u * 1024u);
    13. 		printf("%p\n", p2);
    14. 		size_t n = 0;
    15.  
    16. 		operator delete(p2);
    17. 		/*while (1)
    18. 		{
    19. 		char* p2 = new char[1024];
    20. 		++n;
    22. 		printf("%p->[%d]\n", p2, n);
    23. 		}*/
    24. 	}
    25. 	catch (const exception& e)
    26. 	{
    27. 		cout << e.what() << endl;
    28. 	}
    29.  
    30. 	return 0;
    31. }

         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 。

    4. operator new与operator delete函数

    4.1 operator new与operator delete

          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 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 来释放空的 。

     4.2 重载operator new与operator delete

          注意：一般情况下不需要对 operator new 和 operator delete 进行重载，除非在申请和释放空间
    时候有某些特殊的需求。比如：在使用 new 和 delete 申请和释放空间时，打印一些日志信息，可
    以简单帮助用户来检测是否存在内存泄漏。

    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 malloc ， delete 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
    1. 调用 operator new 函数申请空间
    2. 在申请的空间上执行构造函数，完成对象的构造
    • delete 的原理
    1. 在空间上执行析构函数，完成对象中资源的清理工作
    2. 调用 operator delete 函数释放对象的空间
    • new T[N] 的原理
    1. 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
    2. 在申请的空间上执行 N 次构造函数
    • delete[ ] 的原理
    1. 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
    2. 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) 

    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。

    7.常见题目 

    7.1 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：
    1. malloc和free是函数，new和delete是操作符 ；
    2. malloc 申请的空间不会初始化， new 可以初始化 ；
    3. 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；
    4. 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；
    5. 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；
    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。

    7.2 内存泄漏  

    7.2.1 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。

    7.2.2 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
          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。

    7.2.3 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。

    7.2.4如何避免内存泄漏

         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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