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内存管理（C++篇）

news 来源：原创 2025/5/17 20:39:33

前言

我们在C语言阶段学习过内存管理的相关操作和知识，比如说malloc，calloc等内存开辟函数，但我们在学的时候会发现，使用这些函数还是相对来说比较冗杂的，那么今天我们来学习C++语言中相关的内存管理操作，相信学完之后你一定会有新的收获和进步。，话不多说，我们马上步入正题。

前言

1.内存分布

2.new和delete

3.关于new和delete的底层

总结

1.内存分布

这里我们最熟悉的就是栈和堆，栈是向下增长的，先开辟的地址是大地址，同理我们可以了解到堆也是这样的，其他部分我们大体了解即可。

2.new和delete

关于new和delete，我们明白C++是兼容C的，并且C++是对C语言的一个优化，因此我们结合之前C语言的学习来熟悉这两新出现的操作，以便于我们快速理解和上手。

首先我们介绍new和delete的基本使用形式

int main()
{
    //内存的开辟和初始化，这里是单个元素
	int* ptr1 = new int;
	int* ptr2 = new int(1);
    //这里是多个元素的开辟和初始化
	int* ptr3 = new int[10];
	int* ptr4 = new int[10] {0};

	delete ptr1;
	delete ptr2;

	delete[]ptr3;
	delete[]ptr4;

    return 0;
}

这里我们来介绍他们与C语言的malloc等函数的区别：

第一，malloc，realloc等等都是函数，而是new和delete是操作符；
第二，对于自定义类型，malloc只涉及到开辟空间，而new还可以调构造函数进行初始化，malloc释放空间需要free，delete还会调用析构函数。

正常内置类型new和malloc没有区别，delete与free没有区别，就是代码量和形式上new和delete方便一些。

第三，malloc等内存开辟函数，是void* 类型，使用时需要强转，而new不需要；
第四，如果开辟失败，malloc等内存开辟函数选择的是返回NULL空指针，而new是抛异常。

3.关于new和delete的底层

其实new和delete的底层还是用malloc实现的

new其实是在底层调用了operator new这个全局函数，同样delete是调用了operator delete函数

它们两个作为操作符，会让我们马上想起之前在C++入门中学过的运算符重载的相关知识。

了解到这些，突然发现new和delete也没有我们想象中的那么神秘了。

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)

我们也可以大体了解一下二者的底层代码。