深入理解new和delete

new和delete稱作運(yùn)算符

我們轉(zhuǎn)反匯編看看

這2個(gè)運(yùn)算符本質(zhì)也是相應(yīng)的運(yùn)算符的重載的調(diào)用

malloc和new的區(qū)別？

1.malloc按字節(jié)開辟內(nèi)存的；new開辟內(nèi)存時(shí)需要指定類型 new int[10]
所以malloc開辟內(nèi)存返回的都是void*
而new相當(dāng)于運(yùn)算符的重載函數(shù) operator new ->返回值自動(dòng)轉(zhuǎn)成指定的類指針 int*
2.malloc只負(fù)責(zé)開辟空間，new不僅僅有malloc的功能，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的初始化

new int(20);//初始化20  
new int[20]();//開辟數(shù)組是不支持初始化值的，但是支持寫個(gè)空括號(hào)，表示給每個(gè)元素初始化為0 ，相當(dāng)于每個(gè)元素調(diào)用int（）成為0

3.malloc開辟內(nèi)存失敗返回nullptr指針；new拋出的是bad_alloc類型的異常
（也就是說，new運(yùn)算符開辟內(nèi)存失敗，要把它的代碼擴(kuò)在try catch里面，是不能通過返回值和空指針比較的。）

try//可能發(fā)生錯(cuò)誤的代碼放在try里面 
	{
		int *p = new int;
		delete []p;

		int *q = new int[10];
		delete q;
	}
	catch (const bad_alloc &err)//捕獲相應(yīng)類型的異常 
	{
		cerr << err.what() << endl;//打印錯(cuò)誤 
	}

free和delete的區(qū)別？

delete p: 調(diào)用析構(gòu)函數(shù)，然后再free( p)，相當(dāng)于包含了free
如果delete的是普通的指針，那么delete (int*)p和free( p)是沒有區(qū)別的
因?yàn)閷?duì)于整型指針來說，沒有析構(gòu)函數(shù)，只剩下內(nèi)存的釋放

new -> 對(duì)operator new重載函數(shù)的調(diào)用 
delete -> 對(duì)operator delete重載函數(shù)的調(diào)用 

把new和delete的重載函數(shù)定義在全局的地方，這樣我們整個(gè)項(xiàng)目工程中只有涉及到new和delete的地方都會(huì)調(diào)用到我們?nèi)种貙懙膎ew，delete的重載函數(shù)。

//先調(diào)用operator new開辟內(nèi)存空間、然后調(diào)用對(duì)象的構(gòu)造函數(shù)（初始化）
void* operator new(size_t size)
{
	void *p = malloc(size);
	if (p == nullptr)
		throw bad_alloc();
	cout << "operator new addr:" << p << endl;
	return p;
}
//delete p; 先調(diào)用p指向?qū)ο蟮奈鰳?gòu)函數(shù)、再調(diào)用operator delete釋放內(nèi)存空間
void operator delete(void *ptr)
{
	cout << "operator delete addr:" << ptr << endl;
	free(ptr);
}

new和delete從內(nèi)存管理的角度上來說和malloc和free沒有什么區(qū)別
除非就是內(nèi)存開辟失敗，返回不一樣

void* operator new[](size_t size)
{
	void *p = malloc(size);
	if (p == nullptr)
		throw bad_alloc();
	cout << "operator new[] addr:" << p << endl;
	return p;
}
void operator delete[](void *ptr)
{
	cout << "operator delete[] addr:" << ptr << endl;
	free(ptr);
}

C++中，如何設(shè)計(jì)一個(gè)程序檢測(cè)內(nèi)存泄漏問題？
內(nèi)存泄漏就是new操作沒有對(duì)應(yīng)的delete，我們可以在全局重寫上面這些函數(shù)，在new操作里面用映射表記錄都有哪些內(nèi)存被開辟過，delete的時(shí)候把相應(yīng)的內(nèi)存資源刪除掉，new和delete都有對(duì)應(yīng)關(guān)系
如果整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行完了，我們發(fā)現(xiàn)，映射表記錄的一些內(nèi)存還沒有被釋放，就存在內(nèi)存泄漏了！ 我們用new和delete接管整個(gè)應(yīng)用的所有內(nèi)存管理 ，對(duì)內(nèi)存的開辟和釋放都記錄
也可以通過編譯器既定的宏和API接口，把函數(shù)調(diào)用堆棧打印出來，到底在哪個(gè)源代碼的哪一頁的哪一行做了new操作沒有delete

new和delete能混用嗎？

C++為什么區(qū)分單個(gè)元素和數(shù)組的內(nèi)存分配和釋放呢？
下面這樣操作是否可以？？？

其實(shí)現(xiàn)在對(duì)于整型來說，沒有所謂的構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)可言，所以這樣的代碼就只剩下malloc和free的功能，所以底層調(diào)用的就是malloc和free

所以，它們現(xiàn)在混用是沒有問題的！??！

那什么時(shí)候我們才需要考慮這些問題呢？

class Test
{
public:
	Test(int data = 10) { cout << "Test()" << endl; }
	~Test() { cout << "~Test()" << endl; }
private:
	int ma;
};

在這里面，我們能不能混用呢？

出現(xiàn)錯(cuò)誤了。
此時(shí)new和delete不能進(jìn)行混用了！

在這里，new和delete可以混用嗎？

運(yùn)行出錯(cuò)了。

我們最好是這樣配對(duì)使用：

new delete
new[] delete[]

對(duì)于普通的編譯器內(nèi)置類型
new/delete[]
new[]/delete
這樣混用是可以的！
因?yàn)橹簧婕皟?nèi)存的開辟和釋放，底層調(diào)用的就是malloc和free

但是，如果是對(duì)象，就不能混用了。

一個(gè)Test對(duì)象是4個(gè)字節(jié)。
每一個(gè)Test對(duì)象有1個(gè)整型的成員變量。

new的時(shí)候，分配了5個(gè)Test對(duì)象，但是不只是開辟了20個(gè)字節(jié)哦！
delete[]p2的時(shí)候先調(diào)用Test對(duì)象的析構(gòu)函數(shù)，析構(gòu)函數(shù)有this指針，this指針區(qū)分析構(gòu)的對(duì)象，this指針把正確的對(duì)象的地址傳到析構(gòu)函數(shù)?，F(xiàn)在加了[]表示有好幾個(gè)對(duì)象，有一個(gè)數(shù)組，里面的每個(gè)對(duì)象都要析構(gòu)，但是它是怎么知道是有5個(gè)對(duì)象呢？？？
所以，實(shí)際上，new Test[5]是開辟了如圖式的內(nèi)存：
多開辟了4個(gè)字節(jié)，存儲(chǔ)對(duì)象的個(gè)數(shù)。
用戶在寫new Test[5]時(shí)，這個(gè)5是要被記錄下來的。
而且，new操作完了之后，給以后返回的p2指針指向的地址是0x104這個(gè)地址！即數(shù)組首元素的地址。并不是真真正正底層開辟的0x100這個(gè)地址，因?yàn)槟莻€(gè)是不需要讓用戶知道的，用戶只需要知道這個(gè)指針指向的是第一個(gè)元素對(duì)象的地址。

當(dāng)我們?nèi)elete[]p2的時(shí)候，它一看這個(gè)[]就知道釋放的是一個(gè)對(duì)象數(shù)組，那么就要從p2（0x104）上移4個(gè)字節(jié)，去取對(duì)象的個(gè)數(shù)，知道是5個(gè)對(duì)象了（一個(gè)對(duì)象是4字節(jié)），然后把ox104下的內(nèi)存平均分成5份，每一份內(nèi)存的起始地址就是對(duì)象的起始地址，然后傳給對(duì)象的析構(gòu)函數(shù)，就可以進(jìn)行對(duì)象的析構(gòu)了。然后進(jìn)行內(nèi)存的釋放，operator delete（p2-4)，從0x100開始釋放?。?！

這個(gè)代碼錯(cuò)誤在：實(shí)際上開辟的內(nèi)存空間大小是20+4=24字節(jié)，開辟內(nèi)存是從0028開辟的，因?yàn)樗形鰳?gòu)函數(shù)，所以在底層給數(shù)組開辟內(nèi)存時(shí)多開辟了4個(gè)字節(jié)來存儲(chǔ)開辟的對(duì)象的個(gè)數(shù)，但是用戶返回的是02c，比028剛好多了4個(gè)字節(jié)，也就是給用戶返回的是真真正正對(duì)象的起始地址。
delete p2；它就認(rèn)為p2只是指向1個(gè)對(duì)象，因?yàn)闆]有使用delete[]，所以它就只是把Test[0]這個(gè)對(duì)象析構(gòu)了而已，然后直接free(p2)，從第一個(gè)對(duì)象的地址（02c)開始free，而底層內(nèi)存是從028開始開辟的。

我們換成delete[]p2，來運(yùn)行看看

從指針-4開始free釋放內(nèi)存的操作

這個(gè)代碼的出錯(cuò)在：只是new出來1個(gè)對(duì)象，在0x104開辟的，p1也是指向了0x104，但是在delete[]的時(shí)候，認(rèn)為是指向的是對(duì)象數(shù)組，因?yàn)檫€有析構(gòu)函數(shù)，于是它就從0x104上移4個(gè)字節(jié)去取開辟對(duì)象的個(gè)數(shù)，

這就出現(xiàn)了問題了。
關(guān)鍵是它free的時(shí)候，執(zhí)行的是free(0x104-4)
但是new的時(shí)候并不是從0x100開始開辟內(nèi)存的。

自定義的類類型，有析構(gòu)函數(shù)，為了調(diào)用正確的析構(gòu)函數(shù)，那么開辟對(duì)象數(shù)組的時(shí)候，會(huì)多開辟4個(gè)字節(jié)，記錄對(duì)象的個(gè)數(shù)

對(duì)象池代碼應(yīng)用

對(duì)象池的實(shí)現(xiàn)是靜態(tài)鏈表，在堆上開辟的。

#include <iostream>
using namespace std;

template<typename T>
class Queue
{
public:
	Queue()//構(gòu)造函數(shù) 0構(gòu)造（默認(rèn)構(gòu)造） 
	{
		_front = _rear = new QueueItem();
	}
	~Queue()//析構(gòu)函數(shù) 
	{
		QueueItem *cur = _front;//指向頭結(jié)點(diǎn) 
		while (cur != nullptr)
		{
			_front = _front->_next;
			delete cur;
			cur = _front;
		}
	}
	void push(const T &val)//入隊(duì)操作
	{
		QueueItem *item = new QueueItem(val);//malloc
		_rear->_next = item;
		_rear = item;
	}
	void pop()//出隊(duì)操作 隊(duì)頭出 頭刪法 
	{
		if (empty())
			return;
		QueueItem *first = _front->_next;
		_front->_next = first->_next;
		if (_front->_next == nullptr)//隊(duì)列原本只有1個(gè)有效元素節(jié)點(diǎn) 
		{
			_rear = _front;
		}
		delete first;//free
	}
	T front()const//獲取首元素的值 
	{
		return _front->_next->_data;
	}
	bool empty()const { return _front == _rear; }//判空  鏈?zhǔn)疥?duì)列 
private:
	//產(chǎn)生一個(gè)QueueItem的對(duì)象池（10000個(gè)QueueItem節(jié)點(diǎn)）
	struct QueueItem//節(jié)點(diǎn)類型，鏈?zhǔn)疥?duì)列，帶頭節(jié)點(diǎn)的單鏈表 
	{
		QueueItem(T data = T()) :_data(data), _next(nullptr) {}//構(gòu)造函數(shù)
		 
		//給QueueItem提供自定義內(nèi)存管理
		void* operator new(size_t size)
		{
			if (_itemPool == nullptr)//如果對(duì)象池滿了，對(duì)象池的指針就指向空了，然后現(xiàn)在進(jìn)入，再開辟一個(gè)對(duì)象池 
			{
				_itemPool = (QueueItem*)new char[POOL_ITEM_SIZE*sizeof(QueueItem)];//開辟池 
				QueueItem *p = _itemPool;
				for (; p < _itemPool + POOL_ITEM_SIZE - 1; ++p)//連在一個(gè)鏈表上 
				{
					p->_next = p + 1;//因?yàn)楣?jié)點(diǎn)內(nèi)存是連續(xù)開辟的 可以用p+1 
				}
				p->_next = nullptr;
			}

			QueueItem *p = _itemPool;
			_itemPool = _itemPool->_next;
			return p;
		}
		void operator delete(void *ptr)
		{
			QueueItem *p = (QueueItem*)ptr;
			p->_next = _itemPool;
			_itemPool = p;//往頭前放，然后連起來 
		}
		T _data;//數(shù)據(jù)域 
		QueueItem *_next;//指向下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的指針域 
		static QueueItem *_itemPool;//指向?qū)ο蟪氐钠鹗嫉刂?，因?yàn)樗械?QueueItem都放在一個(gè)對(duì)象池里面 
		static const int POOL_ITEM_SIZE = 100000;//開辟的對(duì)象池的節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)，靜態(tài)常量可以直接在類體初始化 
	};

	QueueItem *_front;//指向頭節(jié)點(diǎn)
	QueueItem *_rear;//指向隊(duì)尾 即鏈表的最后一個(gè)元素 
};

template<typename T>//在類外定義靜態(tài)成員變量 
typename Queue<T>::QueueItem *Queue<T>::QueueItem::_itemPool = nullptr;
//typename告訴編譯器后邊的嵌套類作用域下的名字是類型，放心使用吧 

int main()
{
	Queue<int> que;
	for (int i = 0; i < 1000000; ++i)
	{
		que.push(i);//QueueItem(i)
		que.pop();//QueueItem
	}
	cout << que.empty() << endl;

	return 0;
}

可以把指針改為智能指針，出作用域，對(duì)象池自動(dòng)釋放

到此這篇關(guān)于深入理解C++中的new和delete并實(shí)現(xiàn)對(duì)象池的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++對(duì)象池內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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