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C++程序设计基础(6)内存分配

简介: 1.知识点 三步走:申请,释放,指针置空。 1.1malloc、free函数 在C语言中内存malloc函数申请动态空间,以下展示其基本用法: 1 int *p = NULL; 2 p = (int *)malloc(sizeof(int) * 10);//申请 3 free(p);//释放,否则会造成内存泄漏 4 p = NULL;//指针置空,否则成为野指针 (1)动态分配的空间来自队空间,而指针本身作为局部变量存储在栈空间中。

1.知识点

三步走:申请,释放,指针置空。

1.1malloc、free函数

在C语言中内存malloc函数申请动态空间,以下展示其基本用法:

1 int *p = NULL;
2 p = (int *)malloc(sizeof(int) * 10);//申请
3 free(p);//释放,否则会造成内存泄漏
4 p = NULL;//指针置空,否则成为野指针

(1)动态分配的空间来自队空间,而指针本身作为局部变量存储在栈空间中。

(2)malloc有时候也可能申请空间失败,这时返回NULL,故需要对其进行判断。

(3)通过malloc动态申请的空间必须通过free函数释放,这两个函数成对出现。否则可用空间会越来越少。

(4)在通过free函数释放之后,最好将指针置空。

(5)malloc/free函数申请释放的过程其实就是可用空间链表不断在更新。

1.2new、delete函数

(1)new和delete运算符既可以应用于基本类型,也可以用于自定义类型,new操作符不仅申请了空间,然后还根据提供的参数进行构造函数初始化,delete在释放内存空间之前还会调用对象的析构函数,这些事new/delete比malloc/free更为丰富的地方。

2.面试题

2.1malloc和free的常识性问题

以下说法正确的是(D)。

(A)free会将指针置为空    //需要手动置空

(B)malloc函数的返回指针移动后,free函数会自动找到首地址并释放     //不能失去对首地址的控制,否则无法释放

(C)malloc函数一次申请N个int空间,使用后需要循环N次逐一调用free释放  //malloc和free成对出现

(D)malloc申请的空间位于堆上

2.2返回一个64整数倍的地址

编写两个函数,align64malloc和align64free,分别用于申请空间和释放空间,并要求申请空间返回的地址必须是64的整数倍。

解析:在所需空间前面再加上64个字节,可保证其中肯定有一个地址是64的倍数,再在这64个字节空间的前面再加上4个字节保证有地方可以存储返回的首地址。如下表所示

A 4个字节
B 64个 字节
C N个字节
 1 void * align64malloc(int size) {
 2     void *ptr = malloc(sizeof(int)*size + 64 + sizeof(void *));
 3     if (!ptr) {
 4         return NULL;
 5     }
 6     ptr = (char *)(ptr)+sizeof(void *);    //在最前面预留出来了存放首地址的存储空间
 7     //接下来一步需要将首地址空间放入到64整数倍前面的空间中去
 8     *((int *)(((int)ptr+64-(int)ptr%64)-sizeof(void *)))=(int)ptr - sizeof(void *);//等式右边为首地址,void*是不可以进行加减运算
 9     return  (void *)((int)ptr + 64 - (int)ptr % 64);
10 }
11 
12 void algin64free(void * ptr) {
13     if (ptr) {
14         free((void *)(*((void **)ptr - 1)));//void *不能进行加减,转换成指针的指针之后可以进行加减
15     }
16 }

2.3简述malloc/free和new/delete的区别

(1)malloc/free是C语言提供的库函数,通过函数调用访问,需要传递参数并接收返回值;而new/delete是C++提供的操作符,有自己的一套语法规则和运算方式。

(2)malloc/free只能用于基本的数据类型,而new/delete不但能用于基本数据类型,还可以用于面向对象中的自定义类型。

(3)malloc函数返回的是void*类型,程序需要显示的转换成所需要的指针类型,new操作符后面直接指明了类型,不涉及类型转换问题。

(4)malloc只负责申请空间,并返回首地址;new运算符除了申请空间,还会调用构造函数初始化指针指向的内容;free韩式只负责 释放空间,并标识这段空间为可用空间;delete运算符除了释放空间,还会调用对象的析构函数。

(5)事实上,后者覆盖了前者的全部功能,之所以在C++中还保留malloc/free函数,主要是为了解决兼容性问题,防止C++中调用包含malloc/free的C函数时出现错误。

2.4简述delete和delete[]的区别

答案(1)当new[]中数组的元素是基本类型时,通过delete和delete[]都可以释放数组空间;

(2)当new[]中的数组元素是自定义的类型时,只能通过delete[]释放数组空间(因为用delete只调用第一个元素的析构函数)。

强烈建议申请和释放空间是采用完全配对的方式:new和delete成对使用,new[]和delete[]成对使用。

以下两个例子说明:

1 //基本类型时二者都可以
2 //A
3 int *i = new int[5];
4 delete i;
5 //B
6 int *i = new int[5];
7 delete[] i;
 1 //自定义类型new[]/delete[]必须成对
 2 class Test {
 3 private:
 4     char *text;
 5 public:
 6     Test(int lenght = 100) {
 7         text = new char[lenght];
 8     }
 9     ~Test() {
10         delete text;
11         cout << "A destructor" << endl;
12     }
13 };
14 
15 Test *a = new Test[5];
16 delete[] a;//使用delete会出错

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