C++内存空间管理

1.C++内存机制 1.栈(Stack)，函数中的局部变量，由编译器负责分配释放，函数结束，变量释放。 2.堆(Heap)，通过new 申请的内存，由delete或delete[]释放 3.自由存储区(Free Storage)，由程序员用malloc,calloc/realloc分配,free进行释放，忘记free，会导致内存泄漏，程序结束时，该区域内存由OS回收 4.全局区/静态区(Global Static Area)，全局变量和静态变量存储区。程序编译完成后，该区域便存在，在C++中，由于全局变量和静态变量编译器会给这些变量自动初始化赋值，所以没区分初始化变量和未初始化变量。由于全局变量一直占据内存空间且不易维护，推荐少用，程序结束时释放。 5.常量存储区，比较特殊，专门存储不能修改的变量。 注意事项

【规则1】用malloc或new申请内存之后，应该立即检查指针值是否为NULL，防止使用指针值为NULL的内存，可以在函数入口处断言检测。

【规则2】不要忘记为数组或动态内存赋初值（比如calloc比malloc就要好），指针初始化为NULL(c++中为0)。

【规则3】避免数组或指针下标越界，特别

当心发生“多1”或者"少1"的 *** 作。

【规则4】动态内存的申请和释放必须配对，防止内存泄露，具体为malloc/calloc/realloc和free配对,new和delete以及delete[]配对。

【规则5】用free或者delete释放内存后，应立即将指针设置为NULL(C++中为0)，防止产生“野指针”、"悬垂指针"。

【规则6】遇到不懂得问题及时debug，一般的虫子

debug一下就灰飞烟灭了，一切bug都是浮云而已

内存管理分为 一.内存管理机制 二.内存泄漏机制 三.内存回收机制

内存溢出：程序在申请内存时，没有足够的内存空间供其使用 内存泄漏：程序在申请内存后，无法释放已申请的内存空间，占用有用内存，最终导致内存溢出 内

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内存空间的布局

◼ 每个应用都有自己独立的内存空间，其内存空间一般都有以下几大区域

• 代码段（代码区）

✓ 用于存放代码

• 数据段（全局区）

✓ 用于存放全局变量等

• 栈空间

✓ 每调用一个函数就会给它分配一段连续的栈空间，等函数调用完毕后会自动回收这段栈空间

✓ 自动分配和回收

• 堆空间

✓ 需要主动去申请和释放

堆空间

◼ 在程序运行过程，为了能够自由控制内存的生命周期、大小，会经常使用堆空间的内存

◼ 堆空间的申请\释放

• malloc \ free
• new \ delete
• new [] \ delete []

char *p = (char *) malloc(4);
p[0] = 10;
p[1] = 11;
p[2] = 12;
p[3] = 13;
free(p);

int *p = (int *) malloc(4);
*p = 10;
free(p);

 

X86环境（32bit）

int *p = new int;
*p = 10
delete p;

char *p = new char;
*p = 10;

delete p;

char *p = new char[4];

delete[] p;

◼ 注意

• 申请堆空间成功后，会返回那一段内存空间的地址
• 申请和释放必须是1对1的关系，不然可能会存在内存泄露

◼ 现在的很多高级编程语言不需要开发人员去管理内存（比如Java），屏蔽了很多内存细节，利弊同时存在

• 利：提高开发效率，避免内存使用不当或泄露
• 弊：不利于开发人员了解本质，永远停留在API调用和表层语法糖，对性能优化无从下手

堆空间的初始化

memset

◼ memset函数是将较大的数据结构（比如对象、数组等）内存清零的比较快的方法

int size = sizeof(int) * 10;
int *p = (int *) malloc(size);
// memory set
memset(p, 0, size);

int *p0 = new int;
int *p1 = new int();
int *p2 = new int(5);

cout << *p0 << endl;
cout << *p1 << endl;
cout << *p2 << endl;

0 (mac)下为0
0
5

对象的内存

◼ 对象的内存可以存在于3种地方

• 全局区（数据段）：全局变量

• 栈空间：函数里面的局部变量

• 堆空间：动态申请内存（malloc、new等）

构造函数（Constructor）

◼ 构造函数（也叫构造器），在对象创建的时候自动调用，一般用于完成对象的初始化工作

struct Person {
   int m_age;

   Person() {
      m_age = 0;
      cout << "Person()" << endl;
   }

   Person(int age) {
      m_age = age;
      cout << "Person(int age)" << endl;
   }
};

◼ 特点

• 函数名与类同名，无返回值（void都不能写），可以有参数，可以重载，可以有多个构造函数

• 一旦自定义了构造函数，必须用其中一个自定义的构造函数来初始化对象

◼ 注意

• 通过==malloc分配的对象不会调用构造函数==

struct Person {
   int m_age;

   Person() {
      m_age = 0;
      cout << "Person()" << endl;
   }
};
int main() {c
    Person person0; // Person()
}
//输出 ： Person()

看汇编码的话 LLDB 里用 disas 命令

disas

struct Person {
    int m_age;
};
int main() {

    Person person0; // Person()
    person0.m_age = 10;
    
}

当没有默认的构造函数的时候，可以供汇编代码可以看到，整个汇编代码执行，只有一句 *** 作movl struct Person { int m_age=8; }; xa, -0x8(%rbp)，没有任何call函数调用的初始化 *** 作。

函数名以~开头，与类同名，无返回值（void都不能写），无参，不可以重载，有且只有一个析构函数

==在某些特定的情况下，编译器才会为类生成空的无参的构造函数==

成员变量的初始化

struct Person {
   int m_age;

};

// 全局区：成员变量初始化为0
Person g_person;

void test() {
   // 栈空间：没有初始化成员变量
   // Person person; 

   // 堆空间：没有初始化成员变量
   Person *p0 = new Person;
   // 堆空间：成员变量初始化为0
   Person *p1 = new Person();

   cout << g_person.m_age << endl;
   // cout << person.m_age << endl;
   cout << p0->m_age << endl;
   cout << p1->m_age << endl;
}

析构函数（Destructor）

◼ 析构函数（也叫析构器），在对象销毁的时候自动调用，一般用于完成对象的清理工作

◼ 特点

• 通过malloc分配的对象free的时候不会调用析构函数

◼ 注意

class Person { int m_age; public: // 新的Person对象诞生的象征 Person() { cout << "Person::Person()" << endl; } // 一个Person对象销毁的象征 ~Person() { cout << "~Person()" << endl; } };

◼ 构造函数、析构函数要声明为public，才能被外界正常使用

using namespace std;

struct Car {
   int m_price;

   Car() {
      m_price = 0;
      cout << "Car::Car()" << endl;
   }

   ~Car() {
      cout << "Car::~Car()" << endl;
   }
};

struct Person {
private:
   int m_age;
   Car *m_car;
public:
   // 用来做初始化的工作
   Person() {
      m_age = 0;
      m_car = new Car();
       
      cout << "Person::Person()" << endl;
   }

   // 用来做内存清理的工作
   ~Person() {
      delete m_car;
      cout << "Person::~Person()" << endl;
   }
};

int main() {
   {
      Person person;
   }

   int age = 20;
   int *p = &age;

   return 0;
}

Car::Car()
Person::Person()
Car::~Car()
Person::~Person()