C++内存管理

C++内存管理 #

1、new/delete 和 malloc/free 有什么区别？ #

  1. new 的步骤分两步：调用 malloc 申请空间、调用构造函数。释放空间的时候一样。
  2. new 不需要头文件， malloc 要 stdlib.h
  3. new 是类型安全的，比如 int *p = new float[2]就会报错；malloc 不是，编译时可以通过。

2、malloc和free的原理 #

2.1 进程的地址空间 #

  • 3 - 4G 内核空间
  • 0 - 3G 用户空间
    • 栈（↓)：局部变量、函数参数、返回地址
    • 内存映射段（↓）：动态库/匿名映射
    • 堆（↑）：
    • BSS段：未初始化/初始为0的..
    • 数据段：初始化的全局变量和局部静态变量
    • 代码段：可执行二进制代码

2.2 进程控制块里的mm_struct #

  • start_brk：堆的起始地址
  • brk：终止地址
  • 可以增大brk的值，但需要系统调用

2.3 malloc 实现方案 #

系统调用开销 + 内存碎片 => 采用内存池。

  1. 将内存分成大小不同的 chunk, 通过 bins 组织起来
  2. 128 个bin，分为 small bins（每个chunk相同）、large bins（不同）、unsorted bin（相当于缓冲区
  3. 如果要的内存 <512 字节 => small, 否则 large, 否则 unsorted_list
  4. 如果全都不够，< 128k => brk 否则mmap

3、如果 new / malloc 返回空指针，怎么办？ #

  • new：会抛出异常，可以用 try…catch
  • malloc：要判断是否空指针，是的话就return终止

4、遇到过内存泄露吗？内存泄露了怎么办？ #

几种可能：

  1. 未成对出现，申请了没有释放的操作。比如在构造中申请，析构中没释放。
  2. 没有将基类的析构函数定义为虚函数。
  3. 没有定义拷贝构造函数 或者 没有重载赋值运算符，导致两次释放的相同的内存。类中包含指针变量。

工具：linux 下 valgrind、mtrace等工具。

6、C++有哪几种内存分配方式？ #

  1. 在栈上：函数，局部变量
  2. 堆上：动态内存分配 new/malloc
  3. 全局/静态存储区
  4. 常量存储区

7、堆和栈的区别？动态分配内存和静态分配内存的区别 #

  1. 分配方式不同：动态，由程序员控制 VS 静态，编译器自动管理
  2. 碎片：有 VS 无
  3. 生长方向：从低->高 VS 反过来

#33 8、浅拷贝和深拷贝的区别？

  • 浅：只赋值指针，和原来的指向同一块内存
  • 深：创建一个新的一样的对象。

9、结构体内存对齐了解吗？ #

结构体中会按size最大的成员对齐。

智能指针 #

0、智能指针概念 #

  1. 用途是用于动态分配内存，防止内存泄露和空悬指针问题。
  2. 原理是将基本类型指针封装为类对象指针，离开作用域->调用析构，delete

、都有哪些智能指针？ #

  • shared_ptr
    • 多个智能指针可以共享同一个对象。
    • 每个share_ptr都有一个关联的引用计数，一旦一个share_ptr的引用计数变为0，就会自动释放自己所管理的对象。
    • share_ptr p = make_shared(42);
  • unique_ptr
    • 独享所有权，保证同一时间只有一个智能指针指向该对象。当unique_ptr被销毁时，指向的独享被释放。
    • 不能直接拷贝或赋值。
    • unique_ptr p (new string(“unique”));
  • weak_ptr
    • 可以绑定到share_ptr，指向由shared_ptr管理的对象，允许共享但不拥有。
    • 解决share_ptr相互引用时，死锁。
    • 在确定是否应该释放对象的时候，shared_ptr不把weak_ptr统计在内。