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#x1f497;系列专栏#xff1a; 【C语言详解】 【数据结构详解】【C详解】
目录 1、operator new与operator delete函数
1.1、operator new与operator delete函数
2、new和delete的实现原理
2.1、内置类型
2.2、自定义类型 … ✨个人主页 熬夜学编程的小林
系列专栏 【C语言详解】 【数据结构详解】【C详解】
目录 1、operator new与operator delete函数
1.1、operator new与operator delete函数
2、new和delete的实现原理
2.1、内置类型
2.2、自定义类型
3、定位new表达式(placement-new)
4、常见面试题
4.1、malloc/free和new/delete的区别
4.2、内存泄漏
4.2.1、什么是内存泄漏内存泄漏的危害
4.2.2、内存泄漏分类
4.2.3、如何避免内存泄漏
总结 1、operator new与operator delete函数 1.1、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。
*/
void* __CRTDECL operator new(size_t size) _THROW1(_STD bad_alloc)
{// try to allocate size bytesvoid* p;while ((p malloc(size)) 0)if (_callnewh(size) 0){// report no memory// 如果申请内存失败了这里会抛出bad_alloc 类型异常static const std::bad_alloc nomem;_RAISE(nomem);}return (p);
}
/*
operator delete: 该函数最终是通过free来释放空间的
*/
void operator delete(void* pUserData)
{_CrtMemBlockHeader* pHead;RTCCALLBACK(_RTC_Free_hook, (pUserData, 0));if (pUserData NULL)return;_mlock(_HEAP_LOCK); /* block other threads */__TRY/* get a pointer to memory block header */pHead pHdr(pUserData);/* verify block type */_ASSERTE(_BLOCK_TYPE_IS_VALID(pHead-nBlockUse));_free_dbg(pUserData, pHead-nBlockUse);__FINALLY_munlock(_HEAP_LOCK); /* release other threads */__END_TRY_FINALLYreturn;
}
/*
free的实现
*/
#define free(p) _free_dbg(p, _NORMAL_BLOCK)
operator new大概的底层原理 operator delete大概的底层原理 通过上述两个全局函数的实现知道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来释放空间的。 2、new和delete的实现原理
2.1、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。 2.2、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。 3、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。 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
// 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。
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));// 已分配空间的类 但是没有创建对象new(p1)A; // 注意如果A类的构造函数有参数时此处需要传参p1-~A();free(p1);A* p2 (A*)operator new(sizeof(A));new(p2)A(10);// 此处为传参p2-~A();operator delete(p2);return 0;
} 4、常见面试题
4.1、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。 4.2、内存泄漏
4.2.1、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。
void MemoryLeaks()
{// 1.内存申请了忘记释放int* p1 (int*)malloc(sizeof(int));int* p2 new int;// 2.异常安全问题int* p3 new int[10];Func(); // 这里Func函数抛异常导致 delete[] p3未执行p3没被释放.delete[] p3;
}
4.2.2、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(Heap leak) 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。 4.2.3、如何避免内存泄漏
1. 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。 2. 采用智能指针来管理资源。(智能指针后面会详细讲解) 3. 出问题了使用内存泄漏工具检测。ps不过很多工具都不够靠谱或者收费昂贵。
总结: 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。 总结 本篇博客就结束啦谢谢大家的观看如果公主少年们有好的建议可以留言喔谢谢大家啦
