內(nèi)存管理

在C++中，一個(gè)可執(zhí)行程序的虛擬地址空間可分為，內(nèi)核、棧、共享庫(kù)的內(nèi)存映射區(qū)域、堆、數(shù)據(jù)區(qū)和代碼段，具體分布額如下圖所示：

內(nèi)核: 操作系統(tǒng)

棧區(qū): 函數(shù)的形參，非靜態(tài)的局部變量，函數(shù)現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)數(shù)據(jù)等等，棧是向下增長(zhǎng)的。

共享庫(kù)的內(nèi)存映射區(qū)域 用于裝載一個(gè)共享的動(dòng)態(tài)內(nèi)存庫(kù)。用戶可使用系統(tǒng)接口創(chuàng)建共享內(nèi)存，做進(jìn)程間通信。

堆區(qū): 用于程序運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配，堆是可以上增長(zhǎng)的。

數(shù)據(jù)段: 存儲(chǔ)全局?jǐn)?shù)據(jù)和靜態(tài)數(shù)據(jù)，分為.bss 和.data 。

代碼段: 可執(zhí)行的程序（機(jī)器指令）和 常量數(shù)據(jù)。

C的動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理：

new/delete

在C++中 ，關(guān)于動(dòng)態(tài)內(nèi)存的申請(qǐng)，依靠關(guān)鍵字new來(lái)實(shí)現(xiàn)，new在有三種用法：

1.new運(yùn)算符的使用

示例如下：

int n = 10;
int *ipa = new int (10); 
int *ipb = new int [n](10);
int *ipc = new int[n]{1,2,3,4,5,6,7,8};

在這里new主要做了三個(gè)操作，

• 申請(qǐng)一個(gè)空間
• 在申請(qǐng)的空間中構(gòu)造一個(gè)int 的對(duì)象，并將該對(duì)象返回到空間中
• 將空間的地址返回

在上述的代碼中，我們可以開(kāi)辟一個(gè)空間如 ipa 所示；我們也可以開(kāi)辟一組空間如ipb所示；我們也可以開(kāi)辟一組空間的同時(shí)給所有或者部分元素給定初始值如ipc所示。

當(dāng)然，動(dòng)態(tài)內(nèi)存的開(kāi)辟后，需要我們?nèi)ナ謩?dòng)去釋放它，在C++ 中，我們通過(guò)delete來(lái)釋放內(nèi)存，如下所示

delete ipa；
delete[]ipb;
delete[]ipc;

如上代碼所示，當(dāng)我們開(kāi)辟一個(gè)空間時(shí)，我們可以直接通過(guò)其地址釋放，當(dāng)我們申請(qǐng)一組空間時(shí)，我們需要加上**[]**，需要告訴編譯器，我們要釋放一組內(nèi)存。

注： 當(dāng)我們釋放一組內(nèi)存時(shí)，我們不需要在[]里面寫(xiě)入需要釋放的動(dòng)態(tài)內(nèi)存的數(shù)目，原因是當(dāng)我們通過(guò)new去申請(qǐng)一組動(dòng)態(tài)內(nèi)存時(shí)，編譯器會(huì)自動(dòng)開(kāi)辟空間去保存new開(kāi)辟的空間的數(shù)目大小，當(dāng)我們使用delete 來(lái)釋放空間時(shí)，編譯器會(huì)自動(dòng)去訪問(wèn)這個(gè)空間來(lái)查看開(kāi)辟的內(nèi)存大小數(shù)目。

2.new的函數(shù)方法的使用

new當(dāng)作函數(shù)使用時(shí)，其功能和malloc及其相似，唯一不同的地方在與 當(dāng)申請(qǐng)內(nèi)存失敗時(shí)，malloc會(huì)返回NULL，因此，我們?cè)诿看问褂胢alloc時(shí)候必須對(duì)指針進(jìn)行判空；但是new申請(qǐng)內(nèi)存失敗后是拋出異常，所以需要捕獲異常處理程序；

示例如下：

int n = 10;
int *ipa = (int*)::operator new(sizeof(int));
// 			     (int*)malloc(sizeof(int));
int *ipb = (int*)::operator new(sizeof(int)*n);
// 				  (int*)malloc(sizeof(int)*n);

當(dāng)然，我們也需要delete去釋放其空間

 delete(ipa);
 delete(ipb);

3.定位new

定位new的用法主要是，它不會(huì)去自己開(kāi)辟空間，而是一塊已知的內(nèi)存上分配給一個(gè)對(duì)象，但是內(nèi)存上的數(shù)據(jù)不會(huì)被覆蓋或者改寫(xiě)，其代碼示例如下：

int n = 10;
int* ipa = (int*)malloc(sizeof(int));
int* ipb = (int*)::operator new(sizeof(int) * n);
new(ipa) int(20);
new(ipb) int[]{ 1,2,3,4,5,6,7,8,9 };

并且 ，通過(guò)定位new的方法去把已經(jīng)申請(qǐng)的存在的內(nèi)存分配的方法，它可以去分配堆里面的內(nèi)存，也可以去分配棧里面的內(nèi)存；定位new的方法也可以將原本申請(qǐng)為int類型的內(nèi)存看成char/double來(lái)顯示。

注： 關(guān)于C++的內(nèi)置類型 int/double/char 等等 ，并不是編譯器將其劃分，而是使用者自身，當(dāng)我們把數(shù)據(jù)按照4個(gè)字節(jié)當(dāng)一個(gè)整體來(lái)看待，那么其就是整型，若是按照一個(gè)字節(jié)為一個(gè)單位，那就是char類型；若是8個(gè)字節(jié)看成一個(gè)單位，那就是double類型。而數(shù)據(jù)在內(nèi)存存儲(chǔ)的值并不會(huì)發(fā)生任何改變。

new/delete/malloc/free區(qū)別

1、new/delete 是C++中的運(yùn)算符。 malloc / free 是函數(shù)。

2、 malloc申請(qǐng)內(nèi)存空間時(shí)，手動(dòng)計(jì)算所需大小，new只需類型名，自動(dòng)計(jì)算大小；

3、 malloc申請(qǐng)的內(nèi)存空間不會(huì)初始化，new可以初始化；

4、 malloc的返回值為void*, 接收時(shí)必須強(qiáng)轉(zhuǎn)，new不需要；

5、 malloc申請(qǐng)內(nèi)存空間失敗時(shí)，返回的是NULL，使用時(shí)必須判空；

new申請(qǐng)內(nèi)存空間失敗時(shí)拋出異常，所以要有捕獲異常處理程序；