C/C++内存分布

 一、C/C++内存分布

1. 栈区（stack）：在执⾏函数时，函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建，函数执⾏结束时这些存储单元⾃动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中，效率很⾼，但是分配的内存容量有限。 栈区主要存放运⾏函数⽽分配的局部变量、函数参数、返回数据、返回地址等。
2. 堆区（heap）：⼀般由程序员分配释放， 若程序员不释放，程序结束时可能由OS回收 。分配⽅式类似于链表。
3. 数据段（静态区）：（static）存放全局变量、静态数据。程序结束后由系统释放。
4. 代码段：存放函数体（类成员函数和全局函数）的⼆进制代码。

我们先来看下面的一段代码和相关问题：

#include<iostream>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);
}

• globalVar 存放在数据段（静态区）；
• staticGlobalVar 存放在数据段（静态区）；
• staticVar 存放在数据段（静态区）；
• localVar 存放在栈区 ；
•  num1 存放在栈区 ；
• char2 存放在栈区；
• * char2 指的是首元素的地址，而 char2 是在栈上的数组，所以存放在栈区； 
• pChar3 是局部的指针，存的是 “a,b,c,d\0” 这个常量字符串的首元素地址 ，存放在栈区；
• * pChar3 是对其解引用，结果就是  “a,b,c,d,\0” 这个常量字符串，存放在代码段；
• ptr1  是局部的指针,存的是开辟的空间的首元素地址，存放在栈区；
• *ptr1 是对其解引用，存的就是开辟的空间，存放在堆区；

二、C语言中动态内存管理方式：动态内存管理-CSDN博客

三、C++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

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n个int类型的空间int* ptr6 = new int[3];delete ptr4;delete ptr5;delete[] ptr6;
}

3.2 new 和 delete 操作自定义类型

•  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

#include<iostream>
using namespace std;class A
{
public:A(int a = 0): _a(a){cout << "A():" << this << endl;}~A(){cout << "~A():" << this << endl;}
private:int _a;
};int main(){// 只申请空间A* p1 = (A*)malloc(sizeof(A));// 申请空间+构造函数A* p2 = new A(1);// 只释放空间free(p1);// 析构函数 + 释放空间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;// 只申请空间A* p5 = (A*)malloc(sizeof(A) * 10);// 申请空间+10次构造函数A* p6 = new A[10];free(p5);// 10次析构函数 + 释放空间delete[] p6;return 0;}

四、operator new与operator delete函数

• new和delete是用户进行动态内存申请和释放的操作符，operator new 和operator delete是
  系统提供的全局函数，new在底层调用operator new全局函数来申请空间，delete在底层通过
  operator delete全局函数来释放空间。

	void* __CRTDECL operator new(size_t size) _THROW1(_STD bad_alloc){// try to allocate size bytesvoid* p;while ((p = malloc(size)) == 0)if (_callnewh(size) == 0){// report no memory// 如果申请内存失败了，这里会抛出bad_alloc 类型异常static const std::bad_alloc nomem;_RAISE(nomem);}return (p);}/*operator delete: 该函数最终是通过free来释放空间的*/void operator delete(void* pUserData){_CrtMemBlockHeader* pHead;RTCCALLBACK(_RTC_Free_hook, (pUserData, 0));if (pUserData == NULL)return;_mlock(_HEAP_LOCK); /* block other threads */__TRY/* get a pointer to memory block header */pHead = pHdr(pUserData);/* verify block type */_ASSERTE(_BLOCK_TYPE_IS_VALID(pHead->nBlockUse));_free_dbg(pUserData, pHead->nBlockUse);__FINALLY_munlock(_HEAP_LOCK); /* release other threads */__END_TRY_FINALLYreturn;}/*free的实现*/
#define free(p) _free_dbg(p, _NORMAL_BLOCK)