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C++？动态内存管理！！！

news 来源：原创 2025/4/28 5:44:50

一、引言

之前我们一起讨论了类和对象的相关知识，接下来我们将继续完善我们的知识体系，为以后继续深入学习C++知识添砖加瓦，在本期我们将一起学习C++中关于动态内存管理的相关知识，在学习之前将要先回顾C语言中是如何进行动态内存管理的。

二、内存中各个存储分区

1、简介

在内存中有很多不同的分区，比如栈区、堆区、静态区等，不同类型的数据被存储在分区里，不同的分区有不同的性质，方便管理。

2、介绍

内存中不同类型的数据在不同分区，如下图所示：

(1).栈区中存储各种生命周期较短的数据---非静态局部变量、函数参数、函数返回值等，栈是向下增长的

(2).内存映射段是高效的I/O映射方式，用于装载一个共享的动态内存库，用户可以使用系统接口创建共享内存，做进程间通信，在以后的操作系统相关会讨论到

(3).堆区用于程序运行时进行动态内存分配，堆是向上增长的

(4).数据段，又叫静态区，存储生命周期与程序一样长的数据---全局数据和静态数据

(5).代码段，又叫常量区，存储可执行的代码/常量

三、C语言的动态内存管理方式

C语言主要通过malloc/calloc/realloc/free这几个函数进行对内存的申请与释放，它们的使用方式如下：

可以看到：
(1).malloc可以向内存中申请空间，需要传要开的空间大小，单位是字节，不会初始化内容

(2).calloc与malloc类似，需要传要开几个大小为sizeofnum的空间，sizeofnum是第二个参数，会将所有内容初始化为0

(3).realloc可以将之前开辟的空间扩容，传参时第一个参数传入之前动态开辟的指针，第二个参数是想开的空间大小，单位是字节

(4).free用于释放动态开辟的空间，传入指针

(5).以上用于开辟空间的函数返回值都是void*类型，需要进行强制类型转换

(6).事实上还需要对开辟的空间成功与否进行检查，但由于这里只是回顾以下C语言的动态内存管理方式，所以不多赘述了

四、C++的动态内存管理方式

1、引入

C语言的动态内存管理方式对于内置类型来说是足够的，但是对于自定义类型就显得有一些吃力了，这是因为C语言的动态内存管理方式不能很好的对于初始化的对象进行初始化，在之前我们已经一起学习过C++类和对象相关的知识，对于自定义类型来说，是非常需要初始化的，也就是在定义时调用构造函数，怎么办呢？这时候就要使用到接下来要提到的C++动态内存管理方式---new和delete

2、new和delete操作内置类型

先看代码：

new和delete对于内置类型的语法如上所示，接下来总结一下：
(1).new之后跟一个类型表示向内存申请一块空间。如果是一个空间，可以在new后跟一个'()'对它进行初始化，'()'中的内容就是初始化的内容；在new后跟一个'[]'表示向内存申请多个空间，'[]'中就是要开辟该类型空间的个数，不能初始化

(2).new会返回一个对应类型的指针，用户借助该指针对空间进行操作

(3).如果开辟一个单位大小空间使用delete进行释放，如果是多个空间则使用delete[]进行释放，要匹配使用

3、new和delete操作自定义类型

在这里可以体会到malloc/free与new/delete的最大区别：new/delete会调用构造/析构函数，而malloc/free则不会，先看代码：

由以上代码及其运行结果可以看出，new/delete会调用类的默认构造函数/默认析构函数，如果开辟多个空间，那么对于每一个对象都会调用一次，同时由p2也可以看出，在开辟空间的同时也可以传参调用构造函数，如果开辟多个空间同时没有默认构造函数怎么办呢？这时候可以象初始化数组一样使用‘{}’对该类对象数组进行初始化，代码如下：

在上面演示了两种这种情况下的处理方式，分别是利用隐式类型转换和匿名类型，都可以选择

五、介绍operator new 和operator delete函数

1、介绍

new和delete是供用户使用的动态内存管理操作符，operator new 和operator delete则是两个库中实现的全局函数，new在底层调用operator new，delete在底层调用operator delete，这两个全局函数是由malloc和free封装而成的，主要进行的改动是将malloc申请内存失败时的返回NULL进行了封装，变为了抛异常，这是由于面向对象的语言更倾向于直接的抛异常，而不是通过返回值

2、全局函数源码

 /*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 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;}