C++第十二弹—内存管理(上)

 ✨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、C/C++内存分布

我们先来看下面的一段代码和相关问题。
 

int globalVar = 1;
static int staticGlobalVar = 1;
int main()
{
	static int staticVar = 1;
	int localVar = 1;
	int num1[10] = { 1, 2, 3, 4 };
	char char2[] = "abcd";
	const char* pChar3 = "abcd";
	int* ptr1 = (int*)malloc(sizeof(int) * 4);
	int* ptr2 = (int*)calloc(4, sizeof(int));
	int* ptr3 = (int*)realloc(ptr2, sizeof(int) * 4);
	free(ptr1);
	free(ptr3);
	return 0;
}

1. 选择题：
选项 : A.栈 B.堆 C.数据段(静态区) D.代码段(常量区)
1、globalVar在哪里？

根据上面的代码可知，glovalVar是在main函数外创建的变量，即在全局创建的变量，全局变量存放在数据段(静态区)中。

2、staticGlobalVar在哪里？

staticGlobalVar是在main函数外创建的静态变量，即在全局创建的静态变量，全局静态变量存放在数据段(静态区)中。
3、staticVar在哪里？

staticVar是在main函数内部创建的静态变量，即在局部创建的静态变量，局部静态变量存放在数据段(静态区)中。

4、localVar在哪里？

localVar是在main函数内部创建的变量，即在局部创建的普通变量，局部创建的普通变量存放在栈区。
5、num1 在哪里？

num1是在main函数内部创建的数组的数组名，即在局部创建的多个普通变量，局部创建的普通变量存放在栈区。
6、char2在哪里？

char2是在main函数内部创建的数组的数组名，即在局部创建的多个普通变量，局部创建的普通变量存放在栈区。

7、* char2在哪里？

*char2是对数组的的首元素进行解引用，解引用的值存放在哪个区域，*char2的则存放在哪个区域，*char2是数组的第一个字符，即字符常量中的第一个元素，字符常量存放在代码段(常量区)，因此*char2存放在代码段(常量区)。
8、pChar3在哪里？

pChar3是在main函数内部创建的const修饰的常指针变量，实质还是一个局部创建的变量，只是该变量的值不能修改，因此pChar3存放在栈区。

9、* pChar3在哪里？

*pChar3是对数组的的首元素进行解引用，解引用的值存放在哪个区域，*pChar3的则存放在哪个区域，*pChar3是常量字符串的第一个字符，字符常量存放在代码段(常量区)，因此*pChar3存放在代码段(常量区)。
10、ptr1在哪里？

ptr1是在main函数内部创建的指针变量，实质还是一个局部创建的变量，因此pChar3存放在栈区。(ptr2、ptr3同理)

11、* ptr1在哪里？

*ptr1是对数组的的首元素进行解引用，解引用的值存放在哪个区域，*ptr1的则存放在哪个区域，*ptr1是通过动态开辟的空间，动态开辟的空间存放在堆区，因此*ptr1存放在堆区。(ptr2、ptr3同理)

2. 填空题：

a、sizeof计算的是变量占用空间的大小，单位为字节；如果操作数是类型的话，计算的是使用类型创建的变量所占内存空间的大小，计算在编译阶段完成。

b、strlen计算的是\0之前的字符个数，是一个函数，参数为指针。

1、sizeof(num1) = ____;

根据sizeof计算规则，计算的是变量占用空间的大小，num1为数组名，数组名单独放在sizeof内部计算的是整个数组的大小，因此该大小为40字节。(下面讲解了数组名的三个含义)
2、sizeof(char2) = ____;

char2为数组名，单独放在sizeof内部，计算的是整个数组的大小，因此该大小为5字节(因为双引号包裹的字符串会自动在数组的末尾添加\0)。

3、strlen(char2) = ____;

char2为数组名，代表数组的首地址，\0之前有4个元素，因此长度为4。
4、sizeof(pChar3) = ____;

pChar3是一个const修饰的指针变量，指针变量的大小跟环境有关，32位(x86)环境为4字节，64位(x64)环境为8字节。

5、strlen(pChar3) = ____;

pChar3指向常量字符串的首地址，\0之前有4个元素，因此长度为4。
6、sizeof(ptr1) = ____;

ptr1为指针变量，指针变量的大小跟环境有关，32位(x86)环境为4字节，64位(x64)环境为8字节。

注意：

数组名的含义：

1、数组名单独放在sizeof内部计算的是整个数组大小。

2、&数组名是取的整个数组的地址。

3、除此之外数组名都是数组首元素地址。

3. sizeof 和 strlen 区别？

在博主的C语言第二十三弹—指针(七)有详细的讲解，需要复习的uu可以直接去看该文章喔。~~~

【说明】

1. 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。
2. 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。(暂时了解接口，后面还会详细讲解)
3. 堆用于程序运行时动态内存分配，堆是可以上增长的。
4. 数据段–存储全局数据和静态数据。
5. 代码段–可执行的代码/只读常量。

2、C语言中动态内存管理方式
 

int main()
{
	int* p1 = (int*)malloc(sizeof(int));
    // 判断是否成功开辟
	free(p1);
	// 1.malloc/calloc/realloc的区别是什么？
	int* p2 = (int*)calloc(4, sizeof(int));
    // 判断是否成功开辟
	int* p3 = (int*)realloc(p2, sizeof(int) * 10);
    // 判断是否成功开辟
	// 这里需要free(p2)吗？
	free(p3);
}

根据上面C语言动态开辟内存的代码可以感觉到，C语言动态开辟内存还是较为麻烦的，需要调用库函数，还要计算开辟空间的大小，还需要判断是否开辟好空间，开辟自定义类型空间也较麻烦。因为这些原因C++有了另外一种更便捷的方式动态开辟内存。

3、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，但有些地方就无能为力，而且使用起来比较麻烦，因
此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。

3.1、new/delete操作内置类型

// new/delete操作内置类型
int main()
{
	// 1、用法上，比malloc更简洁，不需要计算类型大小
	int* p = (int*)malloc(sizeof(int));
	// 动态申请一个int类型大小空间
	int* p1 = new int;
	*p1 = 10;
	// 动态申请10个int类型大小空间
	int* p2 = new int[10];
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		p2[i] = i;
	}
	// 2、可以控制初始化
	int* p3 = new int[10] {1, 2, 3, 4, 5};// 申请10个int类型大小空间并不完全初始化
	int* p4 = new int(20);// 创建一个int类型大小空间并初始化为20

	// 3、new失败了以后抛异常，不需要手动检查
	delete p1;
	delete[] p2;
	delete[10] p3;//[]内数字可有可无，编译器会自动识别
	delete p4;
	return 0;
}

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[]，注意：匹配起来使用，申请多个元素空间不通过delete[]释放可能释放失败。

3.2、new和delete操作自定义类型
 

屏蔽malloc动态申请的内存和屏蔽new动态申请的内存进行对比，就能知道new/delete会调用构造函数和析构函数。内置类型区别不大。

// new/delete对于自定义类型会调用构造函数和析构函数
class A
{
public:
	A(int a)
		:_a(a)
	{
		cout << "A()" << endl;
	}
	~A()
	{
		cout << "~()" << endl;
	}
private:
	int _a;
};
int main()
{
	// malloc/free申请空间
	A* p1 = (A*)malloc(sizeof(A));
	if (p1 == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		exit(-1);
	}
	free(p1);
	//new/delete  
	A* p2 = new A(1);
	delete p2;


	return 0;
}

注意：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。

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！