C++程序设计基础（6）内存分配

1.知识点

三步走：申请，释放，指针置空。

1.1malloc、free函数

在C语言中内存malloc函数申请动态空间，以下展示其基本用法：

11 int *p = NULL;
22 p = (int *)malloc(sizeof(int) * 10);//申请
33 free(p);//释放，否则会造成内存泄漏
44 p = NULL;//指针置空，否则成为野指针

（1）动态分配的空间来自队空间，而指针本身作为局部变量存储在栈空间中。

（2）malloc有时候也可能申请空间失败，这时返回NULL，故需要对其进行判断。

（3）通过malloc动态申请的空间必须通过free函数释放，这两个函数成对出现。否则可用空间会越来越少。

（4）在通过free函数释放之后，最好将指针置空。

（5）malloc/free函数申请释放的过程其实就是可用空间链表不断在更新。

1.2new、delete函数

（1）new和delete运算符既可以应用于基本类型，也可以用于自定义类型，new操作符不仅申请了空间，然后还根据提供的参数进行构造函数初始化，delete在释放内存空间之前还会调用对象的析构函数，这些事new/delete比malloc/free更为丰富的地方。

2.面试题

2.1malloc和free的常识性问题

以下说法正确的是（D）。

（A）free会将指针置为空　　　　//需要手动置空

（B）malloc函数的返回指针移动后，free函数会自动找到首地址并释放　　　　　//不能失去对首地址的控制，否则无法释放

（C）malloc函数一次申请N个int空间，使用后需要循环N次逐一调用free释放　　//malloc和free成对出现

（D）malloc申请的空间位于堆上

2.2返回一个64整数倍的地址

编写两个函数，align64malloc和align64free,分别用于申请空间和释放空间，并要求申请空间返回的地址必须是64的整数倍。

解析：在所需空间前面再加上64个字节，可保证其中肯定有一个地址是64的倍数，再在这64个字节空间的前面再加上4个字节保证有地方可以存储返回的首地址。如下表所示

4个字节

64个字节

N个字节

1 1 void * align64malloc(int size) {
2 2     void *ptr = malloc(sizeof(int)*size + 64 + sizeof(void *));
3 3     if (!ptr) {
4 4         return NULL;
5 5     }
6 6     ptr = (char *)(ptr)+sizeof(void *);    //在最前面预留出来了存放首地址的存储空间
7 7     //接下来一步需要将首地址空间放入到64整数倍前面的空间中去
8 8     *((int *)(((int)ptr+64-(int)ptr%64)-sizeof(void *)))=(int)ptr - sizeof(void *);//等式右边为首地址,void*是不可以进行加减运算
9 9     return  (void *)((int)ptr + 64 - (int)ptr % 64);
1010 }
1111 
1212 void algin64free(void * ptr) {
1313     if (ptr) {
1414         free((void *)(*((void **)ptr - 1)));//void *不能进行加减，转换成指针的指针之后可以进行加减
1515     }
1616 }

2.3简述malloc/free和new/delete的区别

（1）malloc/free是C语言提供的库函数，通过函数调用访问，需要传递参数并接收返回值；而new/delete是C++提供的操作符，有自己的一套语法规则和运算方式。

（2）malloc/free只能用于基本的数据类型，而new/delete不但能用于基本数据类型，还可以用于面向对象中的自定义类型。

（3）malloc函数返回的是void*类型，程序需要显示的转换成所需要的指针类型，new操作符后面直接指明了类型，不涉及类型转换问题。

（4）malloc只负责申请空间，并返回首地址；new运算符除了申请空间，还会调用构造函数初始化指针指向的内容；free韩式只负责释放空间，并标识这段空间为可用空间；delete运算符除了释放空间，还会调用对象的析构函数。

（5）事实上，后者覆盖了前者的全部功能，之所以在C++中还保留malloc/free函数，主要是为了解决兼容性问题，防止C++中调用包含malloc/free的C函数时出现错误。

2.4简述delete和delete[]的区别

答案（1）当new[]中数组的元素是基本类型时，通过delete和delete[]都可以释放数组空间；

（2）当new[]中的数组元素是自定义的类型时，只能通过delete[]释放数组空间（因为用delete只调用第一个元素的析构函数）。

强烈建议申请和释放空间是采用完全配对的方式：new和delete成对使用，new[]和delete[]成对使用。

以下两个例子说明：

11 //基本类型时二者都可以
22 //A
33 int *i = new int[5];
44 delete i;
55 //B
66 int *i = new int[5];
77 delete[] i;
8
9 1 //自定义类型new[]/delete[]必须成对
10 2 class Test {
11 3 private:
12 4     char *text;
13 5 public:
14 6     Test(int lenght = 100) {
15 7         text = new char[lenght];
16 8     }
17 9     ~Test() {
1810         delete text;
1911         cout << "A destructor" << endl;
2012     }
2113 };
2214 
2315 Test *a = new Test[5];
2416 delete[] a;//使用delete会出错