C/C++内存管理基础与面试

1.C/C++内存分布

2.C语言中动态内存管理方式

3.C++中动态内存管理方式

3.1 对于内置类型

3.2 对于自定义类型

3.3 new的底层原理

4. 常见的面试题

1.C/C++内存分布

栈又叫堆栈，非静态局部变量/函数参数/返回值等等，栈是向下增长的。

内存映射段（共享区）是高效的I/O映射方式，用于装载一个共享的动态内存库。用户可使用系统接口创建共享共享内存，做进程间通信。

堆用于程序运行时动态内存分配，堆是可以上增长的。

数据段（静态区）--存储全局数据和静态数据。

代码段（常量区）--可执行的代码/只读常量。

下面看一段代码

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";
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静态区 staticGlobalVar静态区 staticVar静态区  localVar栈区
//num1栈区（是数组）  char2栈区（是数组，首元素地址）   *char2栈区（是首元素），注意：char2并不是常量字符串，"abcd"才是，而char2是将"abcd"拷贝了一份，在栈区
//pChar3栈区（是指针）  *pChar3常量区（是常量字符串）
//ptr1栈区（是指针） *ptr1堆区

2.C语言中动态内存管理方式

malloc/calloc/realloc 和 free

3.C++中动态内存管理方式

new，delete

3.1 对于内置类型

new/delete和malloc/free 针对内置类型没有任何差别，只是用法不一样

// 申请一个10个int的数组
int* p1 = (int*)malloc(sizeof(int) * 10);
int* p2 = new int[10];// new/delete new[]/delete[]一定要匹配，否则可能会出错
free(p1);
delete[] p2;//这里不要忘了[]
// 申请单个int对象
int* p3 = (int*)malloc(sizeof(int));
int* p4 = new int;
free(p3);
delete p4;

3.2 对于自定义类型

对于自定义类型，new和delete会开辟空间+初始化，析构+释放空间

malloc/free只开辟空间，释放空间

struct ListNode
{
ListNode* _next;
ListNode* _prev;
int _val;
ListNode(int val = 0): _next(nullptr), _prev(nullptr), _val(val)
cout << "ListNode(int val = 0)" << endl;
}
~ListNode()
{
cout << "~ListNode()" << endl;}
};
int main()
{
 //C malloc只是开空间 free释放空间
struct ListNode* n1 = (struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));
free(n1);
 //C++ new 针对自定义类型，开空间+构造函数初始化
 //delete 针对自定义类型，析构函数清理 + 释放空间
ListNode* n2 = new ListNode(5);   // -> 相当于c语言中BuyListNode(5) 
delete n2;
//申请数组
struct ListNode* arr3 = (struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode)*4);
free(arr3);
ListNode* arr4 = new ListNode[4]{1,2,3,4};//数组初始化可以用{}
delete[] arr4;
//那么，new内置类型的时候也可以进行初始化
//int* p1 = new int(0);
//int* p2 = new int[4]{ 1, 2, 3, 4 };
}

3.3 new的底层原理