C/C++内存管理

一、C++的内存分布

1.1 C++的内存分布

int globalVar = 1;//全局变量
static int staticGlobalVar = 1;//静态全局变量
void Test()
{
 static int staticVar = 1;//静态局部变量
 int localVar = 1;//局部变量

 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);
}

C/C++内存管理
1、浅谈静态局部变量与全局变量的区别和联系。
区别：(1) 作用域不同，全局变量的作用域是全局，静态局部变量的作用域在该变量定义的区域内，出了该作用域不可被使用。
(2) 链接属性不同，若有多个文件使用全局变量时定义了相同名字的全局变量，此时会产生冲突，但是若多个文件都定义了相同名字的静态局部变量，因为其作用域不同，不会产生冲突。
联系：(1) 存储位置相同，全局变量和静态局部变量都存储在静态区中（即数据段区域）。
(2) 生命周期相同，全局变量和静态局部变量的生命周期都是从程序创建开始，到程序结束时销毁。
2、分析以下变量都存储在内存中的哪个位置

选项: A.栈 B.堆 C.数据段 D.代码段

globalVar在哪里？__ C__ 该变量为全局变量，存在数据段
staticGlobalVar在哪里？__ C__ 该变量为静态全局变量，存在数据段
staticVar在哪里？__ C__ 该变量为静态局部变量，存在数据段
localVar在哪里？__ A__ 该变量为局部变量，存在栈
num1 在哪里？__ A__ 该数组是局部变量，存在栈

char2在哪里？__ A__ 该数组是局部变量，存在栈
*char2在哪里？_ A __ * + 数组名表示数组首元素的值，由于char2是在栈上开辟空间之后，再将’abcd’的值拷贝到栈上开辟的空间中对char2进行初始化，因此char2解引用后所访问的值依旧在栈上。

pChar3在哪里？__ A__ 该变量时临时变量，存在栈区。
*pChar3在哪里？__ D__ *pChar3 解引用后指向的值是’abcd’，属于只读常量，存在代码段
ptr1在哪里？__ A__ 该变量是临时变量，存在栈区
*ptr1在哪里？__ B__ *ptr解引用后指向的变量时动态开辟的，动态开辟的空间在堆上。
3、分析sizeof 和 strlen的区别
sizeof(num1) = __ 40__; 计算数组的大小，开辟了10个int类型的数，大小是4 *10=40；
sizeof(char2) = __ 5__; 计算字符串’abcd’的长度，sizeof计算时要加上’\0’，因此是5个字节。
strlen(char2) = __ 4__;计算字符串’abcd’的长度，strlen计算时不加上’\0’，因此是4个字节。
sizeof(pChar3) = __ 4/8__; 计算指针的大小，可能是4字节或是8字节。
strlen(pChar3) = __ 4__;计算字符串长度，为4字节。
sizeof(ptr1) = __ 4/8__;计算指针的大小，可能是4字节或是8字节。

int main()
{
        char p1[] = "hello0";
        char p2[] = "hello\0";
        char p3[] = "hello\\0";
        char p4[] = "hello\\\0";

        cout<< sizeof(p1) << endl;
        cout<< sizeof(p2) << endl;
        cout<< sizeof(p3) << endl;
        cout<< sizeof(p4) << endl;
        
        cout<< strlen(p1) << endl;
        cout<< strlen(p2) << endl;
        cout<< strlen(p3) << endl;
        cout<< strlen(p4) << endl;
 }

C/C++内存管理

二、C++的内存管理方式

2.1 new和delete的操作内置类型

void Test()
{
 // 动态申请一个int类型的空间
 int* ptr4 = new int;

 // 动态申请一个int类型的空间并初始化为10
 int* ptr5 = new int(10);

 // 动态申请10个int类型的空间
 int* ptr6 = new int[3];

 delete ptr4;
 delete ptr5;
 delete[] ptr6;
}

C/C++内存管理
注：1、申请和释放单个元素的空间，使用new和delete操作符，申请和释放连续的空间，使用new[]和delete[]。
2、new的工作是先开辟空间，再调构造函数进行初始化；
delete的工作是先调析构函数清理空间，再释放空间。
3、new和delete，new[] 和 delete[]，malloc，calloc，realloc和free，都必须匹配使用，不能new和free一起使用。

2.2 operator new与operator delete函数
new和delete是用户进行动态内存申请和释放的操作符，operator new 和operator delete是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。

2.3 new和delete的实现原理
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。
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。

一、C++的内存分布

二、C++的内存管理方式

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