【小梦C嘎嘎——启航篇】内存管理小知识~

  • 前言
    • malloc/calloc/realloc的区别？
    • new 与 delete
      • new与delete要找好搭档才能保证万无一失
    • new 与 delete的内部实现细节是怎么样的呢？？？
        • new 的内部实现细节
        • delete的内部实现细节
      • 经典问题：malloc/free 与new/delete 的区别是什么？？？
      • 抛异常的基本使用
    • 小知识点：cout 流插入 不能打印出char*指针的地址
  • 总结撒花

 
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作者简介：一名热爱C/C++，算法等技术、喜爱运动、热爱K歌、敢于追梦的小博主！
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前言

  哈喽各位友友们，我今天又学到了很多有趣的知识，现在迫不及待的想和大家分享一下！ 都是精华内容，可不要错过哟！！！

malloc/calloc/realloc的区别？

这是一个经典的问题，有时面试也会这么问你。我的理解是：malloc可以向堆区动态申请一段连续的空间，realloc 的话主要是完成扩容操作，其扩容又可以分为两种方式：1.原地扩容 ；2.异地扩容。异地扩容的代价比较高，因为它要在堆区去找一块能够满足需求的空间，然后将原来的数据内容拷贝到新申请的空间里面，然后再把原来申请的空间释放掉。而calloc的话就是在malloc的基础上，能够将自己申请的空间进行初始化操作。以上就是他们三者的区别与联系啦~

new 与 delete

在C语言中我们知道有malloc ，realloc，calloc 这些可以在堆区中申请资源，可以用free释放掉堆上开辟的空间。那为什么C++还自己搞一套呢？？？不要问，C嘎嘎祖师爷那么设计一定有他的道理！！！接下来，我就来分析一下为什么。

new与delete要找好搭档才能保证万无一失

由于我们场景需求的多样，因此new与delete产生了不同的搭档方式以满足我们的需求。简单概括为：

  • 一个变量空间的申请与释放：new 变量类型(val) delete 变量名
  • 一个变量空间的申请与释放：new 变量类型【变量个数】(val) delete【】 变量名
#includeusing namespace std;class A{public:A(int a = 0):_a(a){cout << "A(int a = 0)" << endl;}~A(){cout << "~A()" << endl;}private:int _a;};int main(){int* a = new int(10);cout << *a << endl;delete a;A* ptr1 = new A[10];delete[] ptr1;return 0;}

new与delete要找好搭档才能保证万无一失，如果随意搭档可能会出错的。例如下面这个场景就会导致运行错误。

class A{public:A(int a = 0):_a(a){cout << "A(int a = 0)" << endl;}~A(){cout << "~A()" << endl;}private:int _a;};int main(){int* a = new int(10);cout << *a << endl;A* ptr1 = new A[10];delete ptr1;//delete[] ptr1;return 0;}

因此，我们在使用的时候，一定要根据场景的需求去选择new 与 delete 的 匹配搭档。

new 与 delete的内部实现细节是怎么样的呢？？？

new 的内部实现细节

其实new 之所以可以申请空间并且完成初始化操作，其实其内部是调用了 malloc 和 构造函数来实现的。那它们又是怎么调用malloc和构造的呢？内部实现的细节是怎么样的？ 其实这里使用了封装的方法，其内部实现是写了一个operator new函数，这个函数里面封装了malloc函数的调用以及抛异常的实现。因此，operator new函数就完成了new的开空间和如果new失败了会抛异常的功能。然后调用new，编译器会自动调用构造函数进行对象的初始化操作。

delete的内部实现细节

其实delete之所以可以释放空间并且完成对象资源清理的工作，其实其内部是调用了free函数 和 析构函数来实现的。那它们又是怎么调用free函数 和 析构函数的呢？内部实现的细节是怎么样的？ 其实这里也使用了封装的方法，其内部实现是写了一个operator delete函数，这个函数里面封装了free函数的调用。因此，operator delete函数就完成了对象资源的释放。然后调用delete，编译器会自动调用析构函数进行对象空间的释放。

从他们内部实现的细节可以看出，如果只是对内置类型变量，那么使用malloc + free 与使用 new + delete 都可以完成空间的开辟和释放。但是，对于自定义类型就只能用new+delete。最主要的原因就是：new和delete会自动调用构造函数和析构函数，而malloc和free不能。

经典问题：malloc/free 与new/delete 的区别是什么？？？

我的理解是：

  • 从语法角度上看：

    malloc ，free是函数，而new与delete是操作符。malloc需要自己手动计算所要申请空间的大小而new直接加类型然后在后面【】里面写上对象个数即可。malloc 返回的是vold*指针需要强转，而new不用，返回的就是该对象类型的指针。malloc开辟失败是会返回NULL,我们需要自己写一个检查代码来判断是否开辟失败，而new开辟失败会抛出异常，无需我们写检查代码。malloc只能完成申请空间的功能，而new既可以申请空间又可以进行初始化。

  • 从底层原理实现的角度上看：

    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

抛异常的基本使用

C++中的new有抛异常的功能。而try（）catch（）则可以去捕获new抛出的异常。

首先需要将要检查的代码放在try（）里面，或者在这里面进行调用，才能够对该代码段进行异常的检查和捕获。一旦捕获到异常，就会自动跳转到catch（）里面，然后进行异常的处理。下面是一个在32位平台上的应用举例：

void func(){char* p1 = new char[0x7fffffff];cout << (void*)p1 << endl;cout << "hello world" << endl;}int main(){try{func();}catch (const exception& e){cout << e.what() << endl;}return 0;}

运行结果截图：

小知识点：cout 流插入 不能打印出char*指针的地址

原因：cout 会自动识别其为字符串，并按照字符串的格式进行打印，遇到”/0″就会结束打印。

解决方案：将其强转为其他类型即可解决。

错误代码：

程序运行结果：

修改后的代码：

运行结果：

总结撒花

 希望大家通过阅读此文有所收获！
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