门户网站建设所需条件,wordpress 启用gzip压缩,网站模版 免费下载,mvc 手机网站开发文章目录C内存管理一、C/C内存分布1.1.C/C内存区域划分图解#xff1a;1.2.根据代码进行内存区域分析二、C内存管理方式2.1.new/delete操作内置类型2.2.new和delete操作自定义类型三、operator new与operator delete函数四、new和delete的实现原理4.1.内置类型4.2.自定义类型4…
文章目录C内存管理一、C/C内存分布1.1.C/C内存区域划分图解1.2.根据代码进行内存区域分析二、C内存管理方式2.1.new/delete操作内置类型2.2.new和delete操作自定义类型三、operator new与operator delete函数四、new和delete的实现原理4.1.内置类型4.2.自定义类型4.3.new和free不匹配使用造成的问题五、定位new表达式六、malloc/free和new/delete的区别七、内存泄漏7.1.内存泄漏概念危害7.2.内存泄漏分类7.3.如何检测内存泄漏7.4.如何避免内存泄漏C内存管理
一、C/C内存分布
1.1.C/C内存区域划分图解 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。 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。 堆用于程序运行时动态内存分配堆是可以上增长的。 数据段–存储全局数据和静态数据。 代码段–可执行的代码/只读常量
1.2.根据代码进行内存区域分析
如下代码指明下面变量属于哪个内存区域
int a 1;
static int b 1;
void Test()
{
static int c 1;
int d 1;
int e[] { 1, 2, 3, 4 };
char f[] abcd;
const char* g abcd;
int* h (int*)malloc(sizeof(int) * 4);
free(h);}a属于数据段即静态区 b是全局静态变量也在静态区 c是局部静态变量也在静态区 d是一个普通局部变量在栈区 e是数组名也是在栈区 f是和e一样唯一区别是它是通过初始化确定大小也在栈区 *f是数组名首元素地址并进行解引用指第一个元素因为它是在栈上开一个数组并把常量区的内容拷贝到栈上所以也是在栈上 g是指针变量局部变量在栈区 *g指针并解引用表示指向的内容在常量区 h是一个指针变量局部变量在栈区 *h指针并解引用指向的空间的内容又因为它是在堆上开的所以在堆区
二、C内存管理方式
C语言内存管理方式在C中可以继续使用但是使用起来比较麻烦所以C又提出了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。
2.1.new/delete操作内置类型
void Test()
{int* a new int;// 动态申请一个int类型的空间int* b new int(10); // 动态申请一个int类型的空间并初始化为10int* b new int[10]; // 动态申请10个int类型的空间delete a;delete b;delete[] c;
}int 表示类型10表示初始化10表示对象个数newdeletedelete[]表示操作符。 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。否则结果是不确定的。
2.2.new和delete操作自定义类型
class func
{
public:func(int a 0): _a(a){cout func(): this endl;}~func(){cout ~func(): this endl;}
private:int _a;
};
int main()
{func* a (func*)malloc(sizeof(func));func*b new func(1);free(a);delete b;int* c (int*)malloc(sizeof(int)); int* d new int;free(c);delete d;func* e (func*)malloc(sizeof(A)*10);func* f new func[10];free(e);delete[] f;eturn 0;
}new/delete 和 malloc/free最大区别是,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。
三、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。newdelete本质上是mallocfree的封装保证了C的机制符合面向对象编程。 operator new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 最终是通过free来释放空间的。
四、new和delete的实现原理
4.1.内置类型
如果申请的是内置类型的空间new和mallocdelete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。
4.2.自定义类型
new的原理
调用operator new函数申请空间在申请的空间上执行构造函数完成对象的构造
delete的原理
在空间上执行析构函数完成对象中资源的清理工作调用operator delete函数释放对象的空间
new N[n]的原理
调用operator new[]函数在operator new[]中实际调用operator new函数完成n个对 象空间的申请在申请的空间上执行N次构造函数
delete[]的原理
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调用operator delete[]释放空间实际在operator delete[]中调用operator delete来释 放空间。
new/delete 和 malloc/free最大区别是 new/delete对于【自定义类型】除了开空间还会调用构造函数和析构函数
4.3.new和free不匹配使用造成的问题
class A
{
public:A(int a 0): _a(a){cout A(): this endl;}~A(){cout ~A(): this endl;}
private:int _a;
};int* p7 new int[10];free(p7); // 正常释放不会报错不会有内存泄漏对于内置类型没有构造函数析构函数如果delete也是调用operator delete它也是调用free和直接free没有太大的区别只是多了一些检查的一些问题。
class A
{
public:A(int a 0): _a(a){cout A(): this endl;}~A(){cout ~A(): this endl;}
private:int _a;
};
A* p8 new A;
free(p8);
//delete p8;不会报错也不会有内存泄漏假设析构函数没有资源释放这里没有调用析构函数会不会出现问题要看情况如果析构里面有资源的释放和清理会有反之则没问题不大但是如果有资源释放但没有调用C也不会告诉我们内存泄漏也不会显示报错。另外局部变量被销毁但是指向的空间在堆上需要我们手动释放。
class Stack
{
public:Stack(){cout Stack() endl;_a new int[4];_top 0;_capacity 4;}~Stack(){cout ~Stack() endl;delete[] _a;_top _capacity 0;}private:int* _a;int _top;int _capacity;
};
int main()
{stack ststack* psnew Stackdelete pst//free(pst);
}
stack stst是一个自定义类型是一个局部变量不需要手动释放默认调用构造出了作用域调用析构函数。 stack* psnew Stackps它是一个指针是一个内置类型不会调用那两个函数这个需要手动释放。 为何要手动释放深层分析 st是一个对象在栈上里面的a它指向一块空间在堆上。 pst是一个指针也在栈上new的时候在堆上开空间它指向一个对象12个字节里面的_a指向的空间也在堆上。 stack st出了作用域调用析构函数把堆上的带走。 delete pst两块空间需要释放第一步先调用析构函数把第二块_a指向的空间释放掉把析构里面资源先清理第二步调用operator delete 把对象释放掉如果写成free(pst)也不会报错但是少调用了一次析构函数把对象释放掉_a指向的空间没人用导致内存泄漏。
class A
{
public:A(int a 0): _a(a){cout A(): this endl;}~A(){cout ~A(): this endl;}
private:int _a;
};/ A* p9 new A[10];
// //free(p9);会报错
// //delete p9;也会报错
delete[] p9调用10次析构函数怎么知道是10次的因为开空间的时候会在头前面多开4个字节存放个数给delete用申请的时候p9的位置是在这个空间的前面但是在返回的时候它的位置是在这个空间的后面如果去free指针的位置不对而用delete p9也不对只调用了一次析构少调了9次而delete[] p9,会用这个位置的地址往前减4个字节就知道这个空间是多少个对象知道调用了多少次析构释放的时候把这个指针往前偏四个字节。 如果把析构屏蔽用delete p9就不会崩溃。它就不会多开那四个字节不会报错。
五、定位new表达式
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。
class A
{
public:A(int a 0): _a(a){cout A(): this endl;}~A(){cout ~A(): this endl;}
private:int _a;
};
// 定位new/replacement new
int main()
{
// p1现在指向的只不过是与A对象相同大小的一段空间还不能算是一个对象因为构造函数没
//有执行A* p1 (A*)malloc(sizeof(A));if (p1 nullptr){perror(malloc fail);}new(p1)A; // 注意如果A类的构造函数有参数时此处需要传参new(p1)A(1);//对已有空间初始化p1-~A()//调用析构函数free(p1);return 0;
}如果是为初始化用malloc定位new不如直接new但是1有一类场景是需要这个的 有时候我们申请的内存直接去new是直接找操作系统要但有些地方为了提高性能在这地方从内存池去申请从操作系统上的堆去申请会慢一些如果这有一快频繁申请的内存想要一个快一点的机制可以找个内存池申请内存就去找这个内存池也是来自堆会让来回的消耗变小。减少了交互。找一个离自己更近更方便的地方来提高效率。
六、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
malloc和free是函数new和delete是操作符malloc申请的空间不会初始化new可以初始化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
七、内存泄漏
7.1.内存泄漏概念危害
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.内存泄漏分类
C/C程序中一般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。
7.3.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。
int main()
{
int* p new int[10];
// 将该函数放在main函数之后每次程序退出的时候就会检测是否存在内存泄漏
_CrtDumpMemoryLeaks();
return 0;
}
// 程序退出后在输出窗口中可以检测到泄漏了多少字节但是没有具体的位置所以写代码时一定要小心尤其是动态内存操作时一定要记着释放。但有些情况下总是防不胜防简单的可以采用上述方式快速定位下。如果工程比较大内存泄漏位置比较多不太好查时一般都是借助第三方内存泄漏检测工具处理的。可以在网上搜在linux下内存泄漏检测工具在windows下使用第三方工具。
7.4.如何避免内存泄漏
工程前期良好的设计规范养成良好的编码规范申请的内存空间记着匹配的去释放。ps这个理想状态。但是如果碰上异常时就算注意释放了还是可能会出问题。需要下一条智能指针来管理才有保证。采用RAII思想或者智能指针来管理资源。有些公司内部规范使用内部实现的私有内存管理库。这套库自带内存泄漏检测的功能选项。出问题了使用内存泄漏工具检测。 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。
