内存管理整理
1 释放内存
在C++中,delete
操作符的底层实现并不直接调用C语言中的free
函数。尽管它们的目的都是为了释放动态分配的内存,但delete
在C++中有更多的语义和复杂性,因为它涉及到调用对象的析构函数。
以下是delete
操作符在C++中大致的工作流程:
- 析构函数调用:如果
delete
用于一个对象(而非数组),它首先会调用该对象的析构函数。析构函数用于执行清理工作,如关闭文件、释放其他资源等。 - 内存释放:在调用析构函数之后(或对于数组而言,在调用析构函数之前,因为数组中的元素析构顺序与构造顺序相反),
delete
会调用一个底层的内存管理函数来释放内存。这个函数并不是C语言中的free
,而是由C++的运行时系统提供的,它负责将内存返回给堆管理器。
在大多数现代操作系统和编译器上,C++的new
和delete
操作符与C的malloc
和free
函数最终都会调用相同的底层系统调用来分配和释放内存(如brk
、mmap
、sbrk
等)。但是,C++的new
和delete
提供了额外的类型安全性和资源管理特性,这是C的malloc
和free
所不具备的。
因此,虽然delete
在底层可能会与free
有相似的内存释放操作,但它并不是直接调用free
,而是有自己的实现和语义。
2 内存分区
内存的组成从低地址到高地址,通常可以归纳为以下几个主要区域:
代码段(Text/Code Segment):
- 存放被编译之后的二进制代码内容,即CPU执行的机器指令。
- 该区域通常是只读的,以防止程序意外地修改其指令。
数据段(Data Segment):
- 存放已经被初始化的全局变量和静态变量。
- 该区域包含了程序在运行时需要访问和修改的数据。
BSS段(BSS Segment):
- 存放未被初始化的全局变量和静态变量。
- BSS段在内存中并不占用空间,只是在运行时预留了空间给这些变量。
- 这些变量在程序开始执行之前会被初始化为0或null。
堆区(Heap Area):
- 动态分配的内存区域,用于存储由
new
、malloc
等函数分配的对象。 - 堆区的大小可以在运行时动态地增长和缩小。
- 程序员需要手动管理堆区内存的分配和释放(通过
delete
、free
等函数)。
- 动态分配的内存区域,用于存储由
栈区(Stack Area):
- 由编译器自动分配和释放的存储区,用于存储局部变量、函数参数以及返回地址等。
- 栈区是向下增长的,即从高地址向低地址增长。
- 在函数调用时,函数的参数和局部变量会被压入栈中;在函数返回时,这些数据会被自动弹出栈。
- 栈的大小是固定的,在Windows中每个线程的栈大小默认是1MB,Linux中默认是8MB。
内核空间(Kernel Space):
- 在某些操作系统(如Windows)中,进程的内存空间会被划分为用户空间和内核空间。
- 内核空间用于存放操作系统的代码和数据,以及为进程提供系统服务所需的资源。
- 用户空间的程序不能直接访问内核空间,必须通过系统调用来请求内核服务。
其他区域:
- 根据不同的操作系统和硬件架构,还可能存在其他特定的内存区域,如I/O内存映射、设备驱动程序内存等。
需要注意的是,上述内存区域的划分和命名在不同的操作系统和编译器中可能有所不同,但基本概念是相似的。此外,随着现代操作系统和硬件架构的发展,内存管理机制也在不断地优化和改进。