前言

本系列文章承接C語言的學習，需要有C語言的基礎才能學會哦~
第8篇主要講的是有關于C++的內部類、匿名對象、對象拷貝時的編譯器優化和內存管理。
C++才起步，都很簡單！！

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目錄

前言

內部類

性質

匿名對象

性質

※對象拷貝時的編譯器優化

內存管理

內存分區

?編輯

內核空間

棧

堆

靜態區/數據段

常量區/代碼段

虛擬進程地址空間

動態內存管理函數

C++內存管理

基本語法

operator new和operator delete函數

new和delete的原理

定位new表達式（placement-new）

※內存池（了解即可，后面會深度學）

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內部類

一個類定義在另一個類里，這個類就是內部類。

//簡單代碼
class A
{public:private:class B{private:int _b;}
}

性質

①內部類默認是外部類的友元。
②本質是一種封裝方式。若類B實現出來是為了給類A使用，那么可以把B設置為A的內部類。
③內部類受訪問限定符限制，被privact和protect修飾的內部類只能被外部類使用。

匿名對象

沒有標識符標識的對象為匿名對象，反之為有名對象。

//有名對象，d1為其名
Date d1(1999,9,9);
//匿名對象
Date(2000,1,1);

性質

①匿名對象的生命周期只有一行代碼。也就是匿名對象構造后，下一步就會被析構（一次性筷子）。
②匿名對象具有常性，只能被const引用。
③被const引用后，匿名對象的生命周期被延長至與該引用同步。

※對象拷貝時的編譯器優化

現代編譯器會在不影響代碼正確性的情況下，提高效率，在底層進行優化實現。
不同的編譯器，優化方式不同，以下優化方式以VS2019的debug為例。
越新的編譯器，優化越好，甚至會有跨多行合并優化代碼。

例1：隱式類型轉換

A aa1 = 1;//隱式類型轉換

語法上：該隱式類型轉換先以1為參數構造臨時對象，在將臨時對象拷貝構造給aa1。
實際上：直接以1為參數構造新對象aa1。
從而減少對內存的使用，提高代碼運行效率。

例2：傳值傳參

void func(A aa)
{//·······
}
int main()
{func(1)return 0;
}

語法上：該傳值傳參先以1為參數構造臨時對象，在將臨時對象拷貝構造給aa，然后傳入func。
實際上：直接以1為參數構造對象aa傳入func。
從而減少對內存的使用，提高代碼運行效率。

例3：傳值返回

A f2()
{A aa;return aa
}int main()
{A aa2 = f2();return 0;
}

語法上：構造f2函數局部域的一個對象aa，然后返回aa時將aa拷貝構造為臨時對象，接著臨時對象在拷貝構造給aa2。（構造->拷貝->拷貝）。
實際上：構造f2函數局部域的一個對象aa，再直接拷貝給aa2。

內存管理

內存分區

內存分區主要分為四個區（還有其他不常用的區，這里省去）：棧區、堆區、靜態區和常量區

內核空間

用戶代碼，不可以讀寫。

棧

局部變量，參數，返回值，對象，函數調用等等要在棧區開辟棧幀，主要存儲臨時的、局部的變量（棧區占比不大，M為單位）。棧向下增長，越后開辟的空間地址越小。

堆

malloc、new等動態內存管理開辟的空間，在堆區（占比較大，以G為單位）。堆向上增長，越后開辟的空間地址越大（可能會在動態內存管理時被打亂順序）。

靜態區/數據段

全局數據和靜態數據放在靜態區。

常量區/代碼段

存放常量和編譯完成的指令。

虛擬進程地址空間

地址空間是虛擬的，需要頁表等算法進行映射，這個部分知識涉及操作系統。

int a;
static int b = 1;
int main()
{int num[] = {1,2,3,4};static int c = 1;char arr[] = "abcdefg";const char* p1 = "abcdefg";char* p2 = (char*)malloc(sizeof(char) * 10);
}

如上代碼
a、b、c存放在靜態區
num、arr數組存放在棧區
p2存放在堆區
“abcdefg”存放在常量區

動態內存管理函數

C語言動態內存管理函數 malloc / calloc / realloc / free 依舊可以使用

tips：malloc / calloc / realloc的區別？------>calloc會在malloc的基礎上，初始化開辟空間；realloc重新分配更多的空間，也覆蓋malloc的功能。

C++內存管理

C++有新的方式進行內存管理，使用 new / delete 操作符進行內存管理。

基本語法

int main()
{//動態申請1個int類型空間int *ptr1 = new int;//動態申請1個int類型空間，并初始化為10int *ptr2 = new int(10);//釋放開辟的int類型空間delete ptr1;delete ptr2;//動態申請3個int類型的空間int ptr3 = new int[3];//動態申請3個int類型的空間，并依次初始化為1，2，3int ptr4 = new int[3]{1,2,3};//動態申請5個int類型的空間，并依次初始化為1，2，3，為指定初始化的空間，默認初始化為0int ptr5 = new int[5]{1,2,3};//釋放開辟的int類型數組delete[] ptr3;delete[] ptr4;delete[] ptr5;return 0;
}

以上為new和delete的使用，改為malloc和free基本沒有區別。

而new開辟自定義類型：

//malloc開辟
A* p1 = (A*)malloc(sizeof(A));
//new開辟
A* p2 = new A；
A* p3 = new A(10);
A* p4 = new A[10];//申請空間，構造10次
A* p5 = new A[2]{1,2};//申請空間，構造2次
A* p6 = new A[2]{p2,p3};//申請空間，構造2次

區別：
①new之于malloc，不只是申請空間，還會調用其默認構造函數。
②錯誤時不返回NULL，而是拋出異常。
③不需要手動填入申請空間大小

而delete釋放自定義類型：

delete p2;
delete p3;
delete[] p4;//申請空間，析構10次
delete[] p5;//申請空間，析構2次
delete[] p6;//申請空間，析構2次

區別：delete之于free，不只是釋放空間，還會調用其析構函數。

綜上，對于自定義類型，還是優先使用new和delete。

operator new和operator delete函數

這不是對操作符new和delete的重載，它們實際上是兩個全局函數。使用new和delete時，在底層會調用相應的全局函數。

在底層源碼中，new實際上是對malloc的再次擴展封裝。
▲malloc錯誤后會拋出一個nullptr，new會遇到malloc拋出的空指針后，首先執行用戶提供的應對措施，如果不提供，就拋出一個異常。（異常為后面的內容，了解即可）。

在底層源碼中，delete實際上是對free的再次擴展封裝。
▲進行錯誤檢查等處理后，再通過free釋放空間。

operator new和operator delete也可以直接調用。

new和delete的原理

調用new：①調用operator new函數，開辟空間。②若開辟自定義類型空間，最后依次調用其默認構造函數。

調用delete：①若是釋放自定義類型空間，首先依次調用其析構函數。②調用operator delete函數，釋放空間。

定位new表達式（placement-new）

作用是在已分配的原始內存空間調用構造函數初始化一個對象。

A *p1 = (A*)operator new(sizeof(A));
//new + 需構造的指針 + 對象類型 + 初始化參數
new(p1)A(10);

為什么要這樣做呢？因為不是new開辟的對象，不可以直接初始化，必須要用這種格式。

p1->A(10);//錯誤的

但是，析構可以直接調用。

p1->~A();

※內存池（了解即可，后面會深度學）

從堆區里一次性開辟出較大的內存空間作為內存池，通過數據結構管理起來，申請空間從內存池取出，可以減少頻繁申請堆區，因為在堆區只能依次申請空間，效率低。

?~~本文完結！！感謝觀看！！接下來更精彩！！歡迎來我博客做客~~?