C/C++内存管理(下)

简介: C/C++内存管理(下)

C/C++内存管理(上):https://developer.aliyun.com/article/1624946


4.operator newoperator delete函数

4.1 operator new operator delete 函数(重点)

new delete是用户进行 动态内存申请和释放的操作符operator new operator delete

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。

/*

operator new:该函数实际通过malloc来申请空间,当malloc申请空间成功时直接返回;申请空间失败,尝试执行空 间不足应对措施,如果改应对措施用户设置了,则继续申请,否则抛异常。

*/

void *__CRTDECL operator new(size_t size) _THROW1(_STD bad_alloc)

{

// try to allocate size bytes

void *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_FINALLY

return;

}

/*

free的实现

*/

#define free(p) _free_dbg(p, _NORMAL_BLOCK)

通过上述两个全局函数的实现知道, operator new 实际也是通过 malloc 来申请空间,如果

malloc申请空间成功就直接返回,否则执行用户提供的空间不足应对措施,如果用户提供该措施

就继续申请,否则就抛异常。 operator delete 最终是通过 free 来释放空间的

抛异常补充:

void func()
{ // throw try/catch 
  int n = 1;
  while (1)
  {
    void* p1 = new char[1024 * 1024];
    cout << p1 << "->"<< n<<endl;
    ++n;
  }
}
int main()
{
try
  {
    func();
  }
  catch (const exception& e)
  {
    cout << e.what() << endl;
  }
  return 0;
}

1. 抛出异常

使用 throw 关键字可以抛出一个异常。异常可以是任何类型,通常是 std::exception 或其派生类。

2. 捕获异常

使用 trycatch 块来捕获和处理异常。

#include <iostream>
#include <stdexcept> // runtime_error
using namespace std;
class A {
public:
  A(int value) {
    if (value < 0) {
      throw runtime_error("Value cannot be negative");
    }
    _value = value;
  }
  void Print() {
    cout << "Value: " << _value << endl;
  }
private:
  int _value;
};
int main() {
  try {
    A obj1(10);
    obj1.Print();
    A obj2(-5); // 这将抛出异常
    obj2.Print();
  }
  catch (const exception& e) {
    cout << "Exception caught: " << e.what() << endl;
  }
  return 0;
}

5.newdelete的实现原理

5.1 内置类型

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。

5.2 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

6. 定位new表达式(placement-new) (了解)

定位new表达式是在 已分配的原始内存空间中调用构造函数初始化一个对象

使用格式:

new (place_address) type或者 new (place_address) type(initializer-list)

place_address 必须是一个指针, initializer-list 是类型的初始化列表

使用场景:

定位new表达式在实际中一般是配合内存池使用。因为内存池分配出的内存没有初始化,所以如

果是自定义类型的对象,需要使用new的定义表达式进行显示调构造函数进行初始化。

#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;
};
// 定位new/replacement new
int main()
{
  // p1现在指向的只不过是与A对象相同大小的一段空间,还不能算是一个对象,因为构造函数没有执行
  
  A* p1 = (A*)malloc(sizeof(A));
  new(p1)A; // 注意:如果A类的构造函数有参数时,此处需要传参
  p1->~A();
  free(p1);
  
  A * p2 = (A*)operator new(sizeof(A));
  new(p2)A(10);
  p2->~A();
  operator delete(p2);
  return 0;
}

7. malloc/freenew/delete的区别

malloc/free和new/delete的 共同点是:都是从堆上申请空间,并且需要用户手动释放。

不同的地方是:

1. malloc和free是函数,new和delete是操作符

2. malloc申请的空间不会初始化,new可以初始化

3. malloc申请空间时,需要手动计算空间大小并传递,new只需在其后跟上空间的类型即可,

如果是多个对象,[]中指定对象个数即可

4. malloc的返回值为void*, 在使用时必须强转,new不需要,因为new后跟的是空间的类型

5. malloc申请空间失败时,返回的是NULL,因此使用时必须判空,new不需要,但是new需

要捕获异常

6. 申请自定义类型对象时,malloc/free只会开辟空间,不会调用构造函数与析构函数,而new

在申请空间后会调用构造函数完成对象的初始化,delete在释放空间前会调用析构函数完成

空间中资源的清理释放

结束语

本节内容到此结束,最后感谢各位友友的支持,点个赞吧!!!

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