视频网站怎么做防盗链,好的装修效果图网站,局域网搭建工具,wordpress转移typecho在C和C中#xff0c;高效的内存管理是编写性能优化和资源高效利用程序的关键。本文将深入探讨C/C内存管理的各个方面#xff0c;包括内存的分布、C语言和C中的动态内存管理方式#xff0c;以及new和delete操作符的使用 C/C内存分布 C和C程序的内存可以分为以下几个区域…在C和C中高效的内存管理是编写性能优化和资源高效利用程序的关键。本文将深入探讨C/C内存管理的各个方面包括内存的分布、C语言和C中的动态内存管理方式以及new和delete操作符的使用 C/C内存分布 C和C程序的内存可以分为以下几个区域
栈Stack自动存储局部变量。当函数被调用时局部变量在栈上创建函数返回时这些变量被销毁。堆Heap用于动态内存分配。与栈不同堆上的内存分配和释放需要手动管理。全局/静态存储区存放全局变量和静态变量。这部分内存在程序启动时分配在程序结束时释放。文字常量区常量字符串等常量数据存放的地方。它们在程序生命周期内不变。程序代码区存放程序执行代码的内存区域。 理解这些区域对于避免内存泄漏和优化程序性能至关重要。
C语言中动态内存管理方式
C语言提供了几种动态内存管理的方法包括
malloc分配指定大小的内存块。分配的内存未初始化可能包含垃圾数据。calloc分配并初始化指定数量的内存块。初始化为零。realloc重新分配之前分配的内存块的大小。free释放之前分配的内存块。
这些函数允许程序在运行时根据需要分配和释放内存但也需要开发者负责管理这些内存以避免内存泄漏。
#include stdlib.hvoid dynamicMemoryExample() {int* ptr (int*)malloc(sizeof(int) * 4); // 分配内存if (ptr ! NULL) {for (int i 0; i 4; i) {ptr[i] i; // 使用内存}}free(ptr); // 释放内存
}C中动态内存管理
C提高了动态内存管理的抽象层次通过new和delete操作符提供更为直观和安全的方式来处理内存。
使用new分配内存不仅会分配内存还会调用对象的构造函数这提供了初始化对象的机会。使用delete释放内存时会调用对象的析构函数然后释放内存这提供了清理资源的机会
#include iostreamvoid dynamicMemoryExampleInCpp() {int* ptr new int(10); // 动态分配内存并初始化std::cout *ptr std::endl; // 使用内存delete ptr; // 释放内存并调用析构函数
}void Test()
{// 动态申请一个int类型的空间int* ptr4 new int;// 动态申请一个int类型的空间并初始化为10int* ptr5 new int(10);// 动态申请10个int类型的空间int* ptr6 new int[3];delete ptr4;delete ptr5;delete[] ptr6;
} 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。 new和delete操作自定义类型
class A
{
public:A(int a 0): _a(a){cout A(): this endl;}~A(){cout ~A(): this endl;}
private:int _a;
};
int main()
{// 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A* p1 (A*)malloc(sizeof(A));A* p2 new A(1);free(p1);delete p2;// 内置类型是几乎是一样的int* p3 (int*)malloc(sizeof(int)); // Cint* p4 new int;
free(p3);
delete p4;A* p5 (A*)malloc(sizeof(A)*10);A* p6 new A[10];free(p5);delete[] p6;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。 operator new与operator delete函数
在C中new和delete不仅仅是操作符它们背后实际上是调用了operator new和operator delete函数。这两个函数负责分配和释放动态内存。重要的是C允许开发者重载这些函数来提供自定义的内存管理策略。
自定义内存管理
自定义内存管理通常用于优化性能例如通过实现特定的内存池来避免频繁地向操作系统请求小块内存。这样可以显著减少内存碎片以及提高内存分配和释放的效率。
#include iostream
#include cstdlibvoid* operator new(size_t size) {std::cout Custom new for size: size std::endl;return malloc(size);
}void operator delete(void* memory) noexcept {std::cout Custom delete std::endl;free(memory);
}通过这个简单的例子我们看到了如何拦截所有的new和delete调用以便在分配和释放内存时执行自定义逻辑 new和delete的实现原理
new操作符在底层调用operator new函数来分配内存并在成功分配内存后调用对象的构造函数。相似地delete操作符首先调用对象的析构函数然后调用operator delete函数来释放内存。
这种分离使得new和delete不仅仅关注内存的分配和释放还能确保对象生命周期的正确管理。 如果申请的是内置类型的空间 new 和 malloc delete 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 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 也就是说当调用delete[]的时候地址的第一个字节处存放的是n,也就是需要调用n次析构如果我们使用的是delete,默认从当前位置开始析构那么位置就会出错。 定位new表达式(placement-new)
定位new表达式是C中的一个高级特性允许在已分配的内存上构造对象。这对于内存池、缓存管理等场景非常有用因为它允许重复使用已分配的内存来创建新对象避免了频繁的内存分配和释放操作。
#include new // 必须包含这个头文件char buffer[1024]; // 预分配内存void placementNewExample() {int* p new (buffer) int(10); // 在buffer上构造int对象// 使用p...
}使用定位new表达式时需要确保操作的内存足够大且正确对齐以容纳指定类型的对象。
常见面试题 内存区域划分
问请描述C/C程序中的内存区域划分。
答C/C程序的内存分为栈、堆、全局/静态存储区、文字常量区和程序代码区。
动态内存管理
问malloc和new的区别是什么
答malloc仅分配内存不调用构造函数new分配内存的同时调用构造函数初始化对象。相应地free与delete的区别在于delete会先调用析构函数再释放内存。
定位new
问什么是定位new表达式它有什么用途
答定位new表达式允许在已分配的内存上构造对象。这在需要在特定位置创建对象或者在内存池、缓存管理等场景下重复使用内存时非常有用。 通过本文我们深入探讨了C/C中的内存管理从基本的内存区域划分到高级特性如定位new表达式以及如何通过重载operator new和operator delete来实现自定义内存管理策略。理解这些概念不仅对于写出高性能的C/C代码至关重要也是面试中常见的问题。希望这篇博客能帮助你在C/C内存管理方面达到新的高度
