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c new delete new delete 底层实现

时间:2023-05-05 06:16:29 阅读:179764 作者:4116

看了几篇文章之后,我想下面的几个概念还没有讲清楚,我来总结一下:

对于内置类型:

new []不对起始地址的前4个字节定义数组长度。

delete和delete[]具有相同的执行效果,整个数组将被删除。 删除的长度从new的时候就知道了。

对于自定义类型:

new []用起始地址的前4个字节定义数组的长度。

如果为delete[],则析构函数根据前四个字节定义的长度删除整个数组。

如果只有delete数组的起始地址,则仅删除第一个对象的值。

==============我是分割线==================================我是分割线========================我

剩下的相关基础概念请参考本文:

原文地址:

3358 blog.csdn.net/hazir/article/details/21413833

原文内容:

在C中,您可能经常使用new和delete动态申请和释放内存,您考虑过以下情况吗?

new和delete是函数吗?

new []和delete []是什么? 你什么时候用它们?

你知道操作者new和操作者delete吗?

为什么出现new []的数组有时可以用delete释放,有时不能?

……

如果你对这些问题有疑问的话,请看我的这篇文章。

new和delete到底是什么?

我想找工作的学生读面试的书时,会遇到sizeof不是函数的问题。 然后,为了证明sizeof不是函数,列举了很多理由。 这里,和sizeof一样,new和delete也不是函数,都是c定义的关键词,可以用特定的语法构成公式。 与sizeof不同,sizeof可以在编译时确定返回值,new和delete背后的机制很复杂。

在继续下一步之前,你觉得new应该做什么? 你的第一个反应可能是new和c语言的malloc函数不一样。 用于动态申请空间。 答对了一半。 请看下面的句子。

string * PS=new string (“hello world”);

你会发现new和malloc还有点不同。 malloc申请空间后,不会必要地初始化内存,但可以新建。 所以在new expression背后做事情并不像你想象的那么简单。 在通过实例说明new背后的机制之前,您需要了解operator new和operator delete是什么。

操作者新和操作者删除

这两个其实是c语言标准库的库函数,原型分别如下:

void*operatornew(size_t ); //allocate an object

voidoperatordelete(void; //free an object

void *operator new; //allocate an array

voidoperatordelete[](void; //free an array

后面两个不用先看。 稍后介绍。 前面两个是c标准库函数,你可能认为这是函数吗? 请不要怀疑。 这就是函数。 根据C Primer的书,这不是重载的new和delete表达式。 例如,operator=是过载=操作符。 因为new和delete不允许过载。 但是,我还不知道为什么要使用operator new和operator delete。 很费解。 我们知道它们的意思就行了。 这两个函数与c语言的malloc和free函数有点相似。 两者都用于申请和释放内存。 另外,operator new在申请内存后,不初始化内存,直接返回到申请内存的指针。

我们可以直接在程序中使用这些函数。

new和delete背后的机制

了解以上两个函数后,通过一个实例说明new和delete背后的机制:

使用更复杂的类类型定义类a,而不是简单的C内置类型。

class A

{

公共:

a(intv ) : var(v ) v )

{

open_s(file," test "," r " );

}

~A () ) ) )。

{

fclose (文件;

}

私有:

int var;

文件*文件;

(;

很简单。 A类有两个私人成员。 有构造函数和析构函数。 构造函数初始化私有变量var并打开文件。 析构函数关闭打开的文件。

我们用

class*pa=newa(10;

创建类的对象,并返回指针pA。 如下图所示,new背后正在进行的工作:

简单总结一下:

首先需要调用上面提到的 operator new 标准库函数,传入的参数为 class A 的大小,这里为 8 个字节,至于为什么是 8 个字节,你可以看看《深入 C++ 对象模型》一书,这里不做多解释。这样函数返回的是分配内存的起始地址,这里假设是 0x007da290。
上面分配的内存是未初始化的,也是未类型化的,第二步就在这一块原始的内存上对类对象进行初始化,调用的是相应的构造函数,这里是调用 A:A(10); 这个函数,从图中也可以看到对这块申请的内存进行了初始化,var=10, file 指向打开的文件。
最后一步就是返回新分配并构造好的对象的指针,这里 pA 就指向 0x007da290 这块内存,pA 的类型为类 A 对象的指针。
所有这三步,你都可以通过反汇编找到相应的汇编代码,在这里我就不列出了。

好了,那么 delete 都干了什么呢?还是接着上面的例子,如果这时想释放掉申请的类的对象怎么办?当然我们可以使用下面的语句来完成:

delete pA;
delete 所做的事情如下图所示:

delete 就做了两件事情:

调用 pA 指向对象的析构函数,对打开的文件进行关闭。
通过上面提到的标准库函数 operator delete 来释放该对象的内存,传入函数的参数为 pA 的值,也就是 0x007d290。
好了,解释完了 new 和 delete 背后所做的事情了,是不是觉得也很简单?不就多了一个构造函数和析构函数的调用嘛。

如何申请和释放一个数组?

我们经常要用到动态分配一个数组,也许是这样的:

string *psa = new string[10]; //array of 10 empty strings
int *pia = new int[10]; //array of 10 uninitialized ints
上面在申请一个数组时都用到了 new [] 这个表达式来完成,按照我们上面讲到的 new 和 delete 知识,第一个数组是 string 类型,分配了保存对象的内存空间之后,将调用 string 类型的默认构造函数依次初始化数组中每个元素;第二个是申请具有内置类型的数组,分配了存储 10 个 int 对象的内存空间,但并没有初始化。

如果我们想释放空间了,可以用下面两条语句:

delete [] psa;
delete [] pia;
都用到 delete [] 表达式,注意这地方的 [] 一般情况下不能漏掉!我们也可以想象这两个语句分别干了什么:第一个对 10 个 string 对象分别调用析构函数,然后再释放掉为对象分配的所有内存空间;第二个因为是内置类型不存在析构函数,直接释放为 10 个 int 型分配的所有内存空间。

这里对于第一种情况就有一个问题了:我们如何知道 psa 指向对象的数组的大小?怎么知道调用几次析构函数?

这个问题直接导致我们需要在 new [] 一个对象数组时,需要保存数组的维度,C++ 的做法是在分配数组空间时多分配了 4 个字节的大小,专门保存数组的大小,在 delete [] 时就可以取出这个保存的数,就知道了需要调用析构函数多少次了。

还是用图来说明比较清楚,我们定义了一个类 A,但不具体描述类的内容,这个类中有显示的构造函数、析构函数等。那么 当我们调用

class A *pAa = new A[3];
时需要做的事情如下:

从这个图中我们可以看到申请时在数组对象的上面还多分配了 4 个字节用来保存数组的大小,但是最终返回的是对象数组的指针,而不是所有分配空间的起始地址。

这样的话,释放就很简单了:

delete [] pAa;

这里要注意的两点是:

调用析构函数的次数是从数组对象指针前面的 4 个字节中取出;
传入 operator delete[] 函数的参数不是数组对象的指针 pAa,而是 pAa 的值减 4。
为什么 new/delete 、new []/delete[] 要配对使用?

其实说了这么多,还没到我写这篇文章的最原始意图。从上面解释的你应该懂了 new/delete、new[]/delete[] 的工作原理了,因为它们之间有差别,所以需要配对使用。但偏偏问题不是这么简单,这也是我遇到的问题,如下这段代码:

int *pia = new int[10];
delete []pia;
这肯定是没问题的,但如果把 delete []pia; 换成 delete pia; 的话,会出问题吗?

这就涉及到上面一节没提到的问题了。上面我提到了在 new [] 时多分配 4 个字节的缘由,因为析构时需要知道数组的大小,但如果不调用析构函数呢(如内置类型,这里的 int 数组)?我们在 new [] 时就没必要多分配那 4 个字节, delete [] 时直接到第二步释放为 int 数组分配的空间。如果这里使用 delete pia;那么将会调用 operator delete 函数,传入的参数是分配给数组的起始地址,所做的事情就是释放掉这块内存空间。不存在问题的。

这里说的使用 new [] 用 delete 来释放对象的提前是:对象的类型是内置类型或者是无自定义的析构函数的类类型!

我们看看如果是带有自定义析构函数的类类型,用 new [] 来创建类对象数组,而用 delete 来释放会发生什么?用上面的例子来说明:

class A *pAa = new class A[3];
delete pAa;
那么 delete pAa; 做了两件事:

调用一次 pAa 指向的对象的析构函数;
调用 operator delete(pAa); 释放内存。
显然,这里只对数组的第一个类对象调用了析构函数,后面的两个对象均没调用析构函数,如果类对象中申请了大量的内存需要在析构函数中释放,而你却在销毁数组对象时少调用了析构函数,这会造成内存泄漏。

上面的问题你如果说没关系的话,那么第二点就是致命的了!直接释放 pAa 指向的内存空间,这个总是会造成严重的段错误,程序必然会奔溃!因为分配的空间的起始地址是 pAa 指向的地方减去 4 个字节的地方。你应该传入参数设为那个地址!

同理,你可以分析如果使用 new 来分配,用 delete [] 来释放会出现什么问题?是不是总会导致程序错误?

总的来说,记住一点即可:new/delete、new[]/delete[] 要配套使用总是没错的!

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