C++对象的内存

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内存空间的布局

◼ 每个应用都有自己独立的内存空间,其内存空间一般都有以下几大区域

  • 代码段(代码区)

✓ 用于存放代码

  • 数据段(全局区)

✓ 用于存放全局变量等

  • 栈空间

✓ 每调用一个函数就会给它分配一段连续的栈空间,等函数调用完毕后会自动回收这段栈空间

✓ 自动分配和回收

  • 堆空间

✓ 需要主动去申请和释放

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堆空间

◼ 在程序运行过程,为了能够自由控制内存的生命周期、大小,会经常使用堆空间的内存

◼ 堆空间的申请\释放

  • malloc \ free
  • new \ delete
  • new [] \ delete []
char *p = (char *) malloc(4);
p[0] = 10;
p[1] = 11;
p[2] = 12;
p[3] = 13;
free(p);
int *p = (int *) malloc(4);
*p = 10;
free(p);
X86环境(32bit)
int *p = new int;
*p = 10
delete p;
char *p = new char;
*p = 10;

delete p;
char *p = new char[4];

delete[] p;

◼ 注意

  • 申请堆空间成功后,会返回那一段内存空间的地址
  • 申请和释放必须是1对1的关系,不然可能会存在内存泄露

◼ 现在的很多高级编程语言不需要开发人员去管理内存(比如Java),屏蔽了很多内存细节,利弊同时存在

  • 利:提高开发效率,避免内存使用不当或泄露
  • 弊:不利于开发人员了解本质,永远停留在API调用和表层语法糖,对性能优化无从下手

堆空间的初始化

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memset

◼ memset函数是将较大的数据结构(比如对象、数组等)内存清零的比较快的方法

int size = sizeof(int) * 10;
int *p = (int *) malloc(size);
// memory set
memset(p, 0, size);
int *p0 = new int;
int *p1 = new int();
int *p2 = new int(5);

cout << *p0 << endl;
cout << *p1 << endl;
cout << *p2 << endl;

0 (mac)下为0
0
5

对象的内存

◼ 对象的内存可以存在于3种地方

  • 全局区(数据段):全局变量

  • 栈空间:函数里面的局部变量

  • 堆空间:动态申请内存(malloc、new等)

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构造函数(Constructor)

◼ 构造函数(也叫构造器),在对象创建的时候自动调用,一般用于完成对象的初始化工作

struct Person {
   int m_age;

   Person() {
      m_age = 0;
      cout << "Person()" << endl;
   }

   Person(int age) {
      m_age = age;
      cout << "Person(int age)" << endl;
   }
};

◼ 特点

  • 函数名与类同名,无返回值(void都不能写),可以有参数,可以重载,可以有多个构造函数

  • 一旦自定义了构造函数,必须用其中一个自定义的构造函数来初始化对象

◼ 注意

  • 通过==malloc分配的对象不会调用构造函数==
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struct Person {
   int m_age;

   Person() {
      m_age = 0;
      cout << "Person()" << endl;
   }
};
int main() {c
    Person person0; // Person()
}
//输出 : Person()

看汇编码的话 LLDB 里用 disas 命令

disas
image-20210402194028957
struct Person {
    int m_age;
};
int main() {

    Person person0; // Person()
    person0.m_age = 10;
    
}
image-20210402194523151

当没有默认的构造函数的时候,可以供汇编代码可以看到,整个汇编代码执行,只有一句操作movl $0xa, -0x8(%rbp),没有任何call函数调用的初始化操作。

struct Person {
    int m_age=8;
};
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==在某些特定的情况下,编译器才会为类生成空的无参的构造函数==

成员变量的初始化

struct Person {
   int m_age;

};

// 全局区:成员变量初始化为0
Person g_person;

void test() {
   // 栈空间:没有初始化成员变量
   // Person person; 

   // 堆空间:没有初始化成员变量
   Person *p0 = new Person;
   // 堆空间:成员变量初始化为0
   Person *p1 = new Person();

   cout << g_person.m_age << endl;
   // cout << person.m_age << endl;
   cout << p0->m_age << endl;
   cout << p1->m_age << endl;
}

析构函数(Destructor)

◼ 析构函数(也叫析构器),在对象销毁的时候自动调用,一般用于完成对象的清理工作

◼ 特点

  • 函数名以~开头,与类同名,无返回值(void都不能写),无参,不可以重载,有且只有一个析构函数

◼ 注意

  • 通过malloc分配的对象free的时候不会调用析构函数

◼ 构造函数、析构函数要声明为public,才能被外界正常使用

class Person {
   int m_age;
public:
   // 新的Person对象诞生的象征
   Person() {
      cout << "Person::Person()" << endl;
   }

   // 一个Person对象销毁的象征
   ~Person() {
      cout << "~Person()" << endl;
   }
};
using namespace std;

struct Car {
   int m_price;

   Car() {
      m_price = 0;
      cout << "Car::Car()" << endl;
   }

   ~Car() {
      cout << "Car::~Car()" << endl;
   }
};

struct Person {
private:
   int m_age;
   Car *m_car;
public:
   // 用来做初始化的工作
   Person() {
      m_age = 0;
      m_car = new Car();
       
      cout << "Person::Person()" << endl;
   }

   // 用来做内存清理的工作
   ~Person() {
      delete m_car;
      cout << "Person::~Person()" << endl;
   }
};
int main() {
   {
      Person person;
   }

   int age = 20;
   int *p = &age;

   return 0;
}

Car::Car()
Person::Person()
Car::~Car()
Person::~Person()

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