Interview_C++_day5
动态内存分配
在执行程序过程中动态分配或回收存储空间的分配内存的方法。
\(C\) 一般使用 \(malloc、free\)，\(C\)++ 一般使用 \(new、delete\)。
- \(malloc\) 原型为 void *malloc(unsigned int size)，开辟一块长度为 \(size\) 连续内存空间，返回 \((void*)\) 类型指针。失败返回 \(NULL\)。
- \(free\) 原型为 void free (void* ptr)，释放动态分配的内存，\(malloc\) 和 \(free\) 要配套使用。
- \(new\) 返回分配内存单元的起始地址，需要存放在一个指针变量中。失败抛出异常 \(bad\_alloc\)。
- \(delete\) 也是用来释放动态分配的内存，分为两种使用 \(delete <指针变量>\) 和 \(delete[] <数组名>\)。\(new\) 和 \(delete\) 要配套使用。
int *p = (int*)malloc(sizeof(int)*100);
free(p);
int *a = new int;
delete a;
int *q = new int[100];
delete[] q;
A* a = new A; a->i = 10; 在内存分配上发生了什么?
- A* a，\(a\) 是一个局部变量，类型为指针，所以操作系统会开辟 \(4\) 字节的空间分配给指针 \(a\)。
- new A，通过 \(new\) 在堆区申请类 \(A\) 大小的空间。
- a = new A，将指针 \(a\) 的内存区域中填入在栈中申请到的类 \(A\) 的地址的地址。
- a->i = 10，先找到 \(a\) 的地址，然后通过 \(a\) 存储的地址和 \(i\) 在类 \(A\) 中的偏移量得到 a->i 的地址，然后在该地址内完成赋值操作。
\(malloc\) 原理
\(malloc\) 通过两种方法分配内存
- 当分配内存小于 \(128K\) 时，调用 \(brk\) 完成，从堆顶往高地址分配对应的内存。
- 当分配内存大于 \(128K\) 时，调用 \(mmap\) 完成，在堆和栈中间找到一块空闲的虚拟内存分配。
\(malloc\) 的分配都是在虚拟地址上的分配，具体分配的物理内存由操作系统决定。
\(malloc/free\) 和 \(new/delete\)
| \(malloc/free\) | \(new/delete\) |
|---|---|
| 是标准函数库 | 是 \(C\)++ 运算符 |
| 从堆分配内存 | 从自由存储区分配内存 |
| 需要显式指出分配内存大小 | 编译器自行计算 |
| 不会调用构造/析构函数 | 会调用构造/析构函数 |
| 返回无类型指针 (\(void*\)) | 返回有类型指针 |
| 不可调用 \(new/delete\) | 可以基于 \(malloc/free\) |
| 不可被重载 | 可以被重载 |
\(new/delete\) 和 \(new[]/delete[]\)
- \(new/delete\) 是对分配/回收单个对象指针的处理。
- \(new[]/delete[]\) 是对分配/回收对象数组指针的处理。
- \(new[]\) 开辟的数组空间会多 \(4\) 字节来存放数组大小
\(C\)++ 类的访问权限
- \(public:\) 公有的，可以被任意对象访问。
- \(protected:\) 受保护的，只允许本类和子类的成员函数访问。
- \(private:\) 私有的，只允许本类的成员函数访问。
\(struct\) 和 \(class\) 区别
- \(struct\) 成员、继承方式默认都是 \(public\) 的，\(class\) 默认的方式是 \(private\) 的。
- \(struct\) 不可用于声明模板类，而 \(class\) 可以。
template<class T> // 存在
template<struct T> // 不存在
\(struct\) 和 \(union\) 区别
- \(union\) 是共用体，任何时刻都只存放一个被选中的成员，而结构体存放所有成员变量。
- 对共用体不同的成员赋值，其他对象也被改变，原本的值就不存在了，而结构体不同成员并不影响。
- \(union\) 内存分配按照结构内部最大成员，结构体遵循字节对齐原则。
\(C\)++类内定义引用数据成员
- 不能使用默认的构造函数，必须提供构造函数。
- 必须在初始化列表中初始化，不能再构造函数内初始化。
- 构造函数的形参也必须是引用类型。
构造函数分为初始化和计算两个阶段，第一阶段对应初始化列表，第二阶段对应函数主体，引用必须在第一阶段完成。
#include <iostream>
using namespace std;
class Node {
public:
int& a;
int b, c, d;
Node(int &x, int y, int z, int k) : a(x), b(y), c(z), d(k) {
}
};
int main() {
int t = 1;
Node x(t, 2, 3, 4), y(t, 2, 3, 4);
x.a++;
cout << y.a << endl;
return 0;
}
