• C++动态内存管理


    1. C/C++内存分布

      

      数据段:全局变量;静态变量;  代码段:只读常量;可执行代码;  栈:函数体内变量;数组;  堆:malloc;

    2. C语言中动态内存管理方式

    3. C++中动态内存管理

      使用关键字:new/delete操作内置类型;自定义类型

      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[]

         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

      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: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。

      operator delete: 该函数最终是通过free来释放空间的 

    5. new和delete的实现原理

      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。

      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

    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。
    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,返回的时NULL,因此使用时必须判空,new不需要,但是new选哟捕获异常。
    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

     内存泄露:

      内存泄露是指因为疏忽或错误造成程序未能释放已经不在使用的内存的情况,内存泄露并不是指在物理上消失的内存,而是应用程序分配某段内存后因为设计错误,失去了堆该段内存的控制,因而造成内存的浪费

    内存泄露的危害:

      长期运行的程序出现内存泄露,影响很大,如操作系统,后台服务等等,出现内存泄露会导致响应越来越慢,最终卡死

    内存泄露分类:

    • 堆内存泄露(heap leak)

        堆内存指的是程序执行中依据需要分配通过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删除掉,假设程序的设计错误导致这部分内存没有被释放,那么以后这部分的内存将无妨在被使用,就会产生heap leak

    • 系统资源泄露

        指程序使用系统分配资源,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,导致系统资源浪费,严重可导致系统效能减少,系统执行不稳定。

    解决方案(有效避免内存泄露)

      1.事前预防型:良好的设计规范加智能指针等来管理资源。

      2.事后差错型:如泄漏检测工具

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