C++初阶（九）内存管理（上）

一、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;
void Test()
{
 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);
}

1、选择题

选项: A.栈 B.堆 C.数据段(静态区) D.代码段(常量区)

globalVar在哪里？____ staticGlobalVar在哪里？____

staticVar在哪里？____ localVar在哪里？____

num1 在哪里？____

C C C A A

char2在哪里？____ *char2在哪里？___

pChar3在哪里？____ *pChar3在哪里？____

ptr1在哪里？____ *ptr1在哪里？____

A A A C A B

2、填空题

sizeof(num1) = ____;

sizeof(char2) = ____; strlen(char2) = ____;

sizeof(pChar3) = ____; strlen(pChar3) = ____;

sizeof(ptr1) = ____;

40 5 4 4/8 4 4/8

3、sizeof 和 strlen 区别？

sizeof是运算符计算的是内存的大小，包括’\0’，strlen计算的是字符串的大小，不计算’\0’。

4、总结

1. 栈区主要存在局部变量和函数参数，其空间的管理由编译器自动完成，无需手动控制，堆区是自己申请的空间，在不需 要时需要手动释放。
2. 对于栈来讲，生长方向是向下的，也就是向着内存地址减小的方向；对于堆来讲，它的生长方向是向上的，是向着内存地址增加的方向增长。
3. 对于堆来讲，频繁的 new/delete 势必会造成内存空间的不连续，从而造成大量的碎片，使程序效率降低。对于栈来讲，则不会存在这个问题。
4. 32位系统下，最大的访问内存空间为4G,所以不可能把所有的内存空间当做堆内存使用。
5. 栈可以静态分配，堆不可以。
6. 栈和堆都可以动态分配。
7. 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。
8. 数据段–存储全局数据和静态数据。
9. 代码段–可执行的代码/只读常量。

二、 C语言中动态内存管理：malloc/calloc/realloc/free

void Test ()
{
int* p1 = (int*) malloc(sizeof(int));
free(p1);
// 1.malloc/calloc/realloc的区别是什么？
int* p2 = (int*)calloc(4, sizeof (int));
int* p3 = (int*)realloc(p2, sizeof(int)*10);
// 这里需要free(p2)吗？
free(p3 );
}

1、 malloc/calloc/realloc的区别？

相同点

1.都是从堆上申请空间；

2.都需要对返回值判空；

3.都需要用户free释放；

4.返回值类型相同（都是void*）；

5.都需要类型转化；

6.底层实现是一样的，都需要开辟多余的空间，用来维护申请的空间。

不相同

1.函数名字不同，参数类型不同；

2.calloc函数会对申请空间初始化，并且初始化为0；

3.malloc函数申请空间必须使用memset进行初始化；

4.realloc函数是对已经存在的空间进行调整，当第一个参数传入NULL的时候和malloc函数一样，其调整分为两种请况：

A.调整的空间比原有空间大

a.大了一点：多出来的空间小于下面空闲的空间
      调整方法：
      (1)直接延伸申请空间；
      (2)返回空间首地址。
    b.打了很多：多出来空间大于下面空闲空间
    调整方法：
    （1）重新开辟新空间；
    （2）将旧空间的内容拷贝到新空间中；
    （3）释放旧空间；
    （4）返回新空间的首地址。

B.调整的空间比原有空间小

调整方法：
   （1）将原有空间缩小；
   （2）返回旧空间首地址。

2、 malloc的实现原理？

glibc中malloc实现原理

三、 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。

1、 new/delete操作内置类型

1、演示1

2、演示2

3、演示3

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。