前言

本系列文章承接C语言的学习，需要有C语言的基础才能学会哦~
第8篇主要讲的是有关于C++的内部类、匿名对象、对象拷贝时的编译器优化和内存管理。
C++才起步，都很简单！！

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目录

前言

内部类

性质

匿名对象

性质

※对象拷贝时的编译器优化

内存管理

内存分区

​编辑

内核空间

栈

堆

静态区/数据段

常量区/代码段

虚拟进程地址空间

动态内存管理函数

C++内存管理

基本语法

operator new和operator delete函数

new和delete的原理

定位new表达式（placement-new）

※内存池（了解即可，后面会深度学）

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内部类

一个类定义在另一个类里，这个类就是内部类。

//简单代码
class A
{public:private:class B{private:int _b;}
}

性质

①内部类默认是外部类的友元。
②本质是一种封装方式。若类B实现出来是为了给类A使用，那么可以把B设置为A的内部类。
③内部类受访问限定符限制，被privact和protect修饰的内部类只能被外部类使用。

匿名对象

没有标识符标识的对象为匿名对象，反之为有名对象。

//有名对象，d1为其名
Date d1(1999,9,9);
//匿名对象
Date(2000,1,1);

性质

①匿名对象的生命周期只有一行代码。也就是匿名对象构造后，下一步就会被析构（一次性筷子）。
②匿名对象具有常性，只能被const引用。
③被const引用后，匿名对象的生命周期被延长至与该引用同步。

※对象拷贝时的编译器优化

现代编译器会在不影响代码正确性的情况下，提高效率，在底层进行优化实现。
不同的编译器，优化方式不同，以下优化方式以VS2019的debug为例。
越新的编译器，优化越好，甚至会有跨多行合并优化代码。

例1：隐式类型转换

A aa1 = 1;//隐式类型转换

语法上：该隐式类型转换先以1为参数构造临时对象，在将临时对象拷贝构造给aa1。
实际上：直接以1为参数构造新对象aa1。
从而减少对内存的使用，提高代码运行效率。

例2：传值传参

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

语法上：该传值传参先以1为参数构造临时对象，在将临时对象拷贝构造给aa，然后传入func。
实际上：直接以1为参数构造对象aa传入func。
从而减少对内存的使用，提高代码运行效率。

例3：传值返回

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

语法上：构造f2函数局部域的一个对象aa，然后返回aa时将aa拷贝构造为临时对象，接着临时对象在拷贝构造给aa2。（构造->拷贝->拷贝）。
实际上：构造f2函数局部域的一个对象aa，再直接拷贝给aa2。

内存管理

内存分区

内存分区主要分为四个区（还有其他不常用的区，这里省去）：栈区、堆区、静态区和常量区

内核空间

用户代码，不可以读写。

栈

局部变量，参数，返回值，对象，函数调用等等要在栈区开辟栈帧，主要存储临时的、局部的变量（栈区占比不大，M为单位）。栈向下增长，越后开辟的空间地址越小。

堆

malloc、new等动态内存管理开辟的空间，在堆区（占比较大，以G为单位）。堆向上增长，越后开辟的空间地址越大（可能会在动态内存管理时被打乱顺序）。

静态区/数据段

全局数据和静态数据放在静态区。

常量区/代码段

存放常量和编译完成的指令。

虚拟进程地址空间

地址空间是虚拟的，需要页表等算法进行映射，这个部分知识涉及操作系统。

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);
}

如上代码
a、b、c存放在静态区
num、arr数组存放在栈区
p2存放在堆区
“abcdefg”存放在常量区

动态内存管理函数

C语言动态内存管理函数 malloc / calloc / realloc / free 依旧可以使用

tips：malloc / calloc / realloc的区别？------>calloc会在malloc的基础上，初始化开辟空间；realloc重新分配更多的空间，也覆盖malloc的功能。

C++内存管理

C++有新的方式进行内存管理，使用 new / delete 操作符进行内存管理。

基本语法

int main()
{//动态申请1个int类型空间int *ptr1 = new int;//动态申请1个int类型空间，并初始化为10int *ptr2 = new int(10);//释放开辟的int类型空间delete ptr1;delete ptr2;//动态申请3个int类型的空间int ptr3 = new int[3];//动态申请3个int类型的空间，并依次初始化为1，2，3int ptr4 = new int[3]{1,2,3};//动态申请5个int类型的空间，并依次初始化为1，2，3，为指定初始化的空间，默认初始化为0int ptr5 = new int[5]{1,2,3};//释放开辟的int类型数组delete[] ptr3;delete[] ptr4;delete[] ptr5;return 0;
}

以上为new和delete的使用，改为malloc和free基本没有区别。

而new开辟自定义类型：

//malloc开辟
A* p1 = (A*)malloc(sizeof(A));
//new开辟
A* p2 = new A；
A* p3 = new A(10);
A* p4 = new A[10];//申请空间，构造10次
A* p5 = new A[2]{1,2};//申请空间，构造2次
A* p6 = new A[2]{p2,p3};//申请空间，构造2次

区别：
①new之于malloc，不只是申请空间，还会调用其默认构造函数。
②错误时不返回NULL，而是抛出异常。
③不需要手动填入申请空间大小

而delete释放自定义类型：

delete p2;
delete p3;
delete[] p4;//申请空间，析构10次
delete[] p5;//申请空间，析构2次
delete[] p6;//申请空间，析构2次

区别：delete之于free，不只是释放空间，还会调用其析构函数。

综上，对于自定义类型，还是优先使用new和delete。

operator new和operator delete函数

这不是对操作符new和delete的重载，它们实际上是两个全局函数。使用new和delete时，在底层会调用相应的全局函数。

在底层源码中，new实际上是对malloc的再次扩展封装。
▲malloc错误后会抛出一个nullptr，new会遇到malloc抛出的空指针后，首先执行用户提供的应对措施，如果不提供，就抛出一个异常。（异常为后面的内容，了解即可）。

在底层源码中，delete实际上是对free的再次扩展封装。
▲进行错误检查等处理后，再通过free释放空间。

operator new和operator delete也可以直接调用。

new和delete的原理

调用new：①调用operator new函数，开辟空间。②若开辟自定义类型空间，最后依次调用其默认构造函数。

调用delete：①若是释放自定义类型空间，首先依次调用其析构函数。②调用operator delete函数，释放空间。

定位new表达式（placement-new）

作用是在已分配的原始内存空间调用构造函数初始化一个对象。

A *p1 = (A*)operator new(sizeof(A));
//new + 需构造的指针 + 对象类型 + 初始化参数
new(p1)A(10);

为什么要这样做呢？因为不是new开辟的对象，不可以直接初始化，必须要用这种格式。

p1->A(10);//错误的

但是，析构可以直接调用。

p1->~A();

※内存池（了解即可，后面会深度学）

从堆区里一次性开辟出较大的内存空间作为内存池，通过数据结构管理起来，申请空间从内存池取出，可以减少频繁申请堆区，因为在堆区只能依次申请空间，效率低。

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