C語言和C++內存分配的實現

本篇內容主要講解“C語言和C++內存分配的實現”，感興趣的朋友不妨來看看。本文介紹的方法操作簡單快捷，實用性強。下面就讓小編來帶大家學習“C語言和C++內存分配的實現”吧!

目錄

• 1 內存分布圖

• 2 C語言和C++內存分配實現

• 2.1 C語言實現

• 2.2 C++實現

• new的原理

• delete的原理

• 3 C語言和C++內存管理區別

• 4 內存泄漏

1 內存分布圖

注意：

1.向下生長：地址由高到低
2.向上生長：地址由低到高
3.棧又叫堆棧，非靜態局部變量/函數參數/返回值等等
4.堆用于程序運行時動態內存分配

2 C語言和C++內存分配實現

2.1 C語言實現

malloc函數

 void *malloc(size_t size)

分配所需的內存空間，單位是字節，并返回一個指向它的指針。

int* ptr_int = (int*)malloc(4*sizeof(int));//開辟空間
free(ptr_int);//釋放空間

calloc函數

void *calloc(size_t nitems, size_t size)

分配所需的內存空間，并返回一個指向它的指針。nitems – 要被分配的元素個數。size – 元素的大小。malloc 和 calloc 之間的不同點是，malloc 不會設置內存為零，而 calloc 會設置分配的內存為零。

char* ptr_char = (char*)calloc(4, sizeof(char));
free(ptr_char);

realloc

void *realloc(void *ptr, size_t size)

嘗試重新調整之前調用 malloc 或 calloc 所分配的ptr 所指向的內存塊的大小。ptr – 指針指向一個要重新分配內存的內存塊，該內存塊之前是通過調用 malloc、calloc 或 realloc 進行分配內存的。如果為空指針，則會分配一個新的內存塊，且函數返回一個指向它的指針。

size – 內存塊的新的大小，以字節為單位。如果大小為 0，且 ptr 指向一個已存在的內存塊，則 ptr 所指向的內存塊會被釋放，并返回一個空指針。

int* ptr_int = (int*)malloc(4*sizeof(int));
char* ptr_char = (char*)calloc(4, sizeof(char));

int* ptr_int1 = (int*)realloc(ptr_int, 8 * sizeof(int));
char* ptr_char1 = (char*)realloc(ptr_char, 8 * sizeof(char));

2.2 C++實現

new和delete的實現原理

1 內置類型

• 如果申請的是內置類型的空間，new和malloc，delete和free基本類似，不同的地方是：new/delete申請和釋放的是單個元素的空間，new[]和delete[]申請的是連續空間，而且new在申請空間失敗時會拋異常，malloc會返回NULL。

2 自定義類型

new的原理

1.調用operator new函數申請空間

2.在申請的空間上執行構造函數，完成對象的構造

delete的原理

1.在空間上執行析構函數，完成對象中資源的清理工作

2.調用operator delete函數釋放對象的空間

3 C語言和C++內存管理區別

malloc/free和new/delete的共同點是：都是從堆上申請空間，并且需要用戶手動釋放。不同的地方是：

1.malloc和free是函數，new和delete是操作符

2.malloc申請的空間不會初始化，new可以初始化

3.malloc申請空間時，需要手動計算空間大小并傳遞，new只需在其后跟上空間的類型即可

4.malloc的返回值為void*, 在使用時必須強轉，new不需要，因為new后跟的是空間的類型

5.malloc申請空間失敗時，返回的是NULL，因此使用時必須判空，new不需要，但是new需要捕獲異常

6.申請自定義類型對象時，malloc/free只會開辟空間，不會調用構造函數與析構函數，而new在申請空間后會調用構造函數完成對象的初始化，delete在釋放空間前會調用析構函數完成空間中資源的清理

4 內存泄漏

什么是內存泄漏：

內存泄漏指因為疏忽或錯誤造成程序未能釋放已經不再使用的內存的情況。內存泄漏并不是指內存在物理上的消失，而是應用程序分配某段內存后，因為設計錯誤，失去了對該段內存的控制，因而造成了內存的浪費。

內存泄漏的危害：長期運行的程序出現內存泄漏，影響很大，如操作系統、后臺服務等等，出現內存泄漏會導致響應越來越慢，最終卡死。

堆內存泄漏(Heap leak)

堆內存指的是程序執行中依據須要分配通過malloc / calloc / realloc / new等從堆中分配的一塊內存，用完后必須通過調用相應的 free或者delete 刪掉。假設程序的設計錯誤導致這部分內存沒有被釋放，那么以后這部分空間將無法再被使用，就會產生Heap Leak。

系統資源泄漏

指程序使用系統分配的資源，比方套接字、文件描述符、管道等沒有使用對應的函數釋放掉，導致系統資源的浪費，嚴重可導致系統效能減少，系統執行不穩定。

到此，相信大家對“C語言和C++內存分配的實現”有了更深的了解，不妨來實際操作一番吧！這里是億速云網站，更多相關內容可以進入相關頻道進行查詢，關注我們，繼續學習！