概述

內(nèi)存管理的原理龐大而復(fù)雜，然而這些都被操作系統(tǒng)進(jìn)行了封裝，并對外預(yù)留了API，這些api被c++調(diào)用，同時也被c++再次進(jìn)行了封裝，再面向程序員預(yù)留出了語法特性的接口，作為使用c++的程序員，我們只需要掌握c++預(yù)留的內(nèi)存管理特性即可，就像我們開車不需要管變數(shù)箱、發(fā)動機(jī)是怎么變速、點(diǎn)火的，我們只需要掌握汽車給我們預(yù)留的接口，方向盤、剎車、油門如何使用即可。

c++程序容易出bug，主要就是因?yàn)閮?nèi)存管理部分的復(fù)雜性 ,java、python等語言提供了更多的封裝，所以降低了程序員的操作難度和犯錯的可能。就像自動檔的汽車一樣，沒有了離合，自然就不會因操作失誤把變速箱損壞。

c++可用內(nèi)存

c語言的可用內(nèi)存

在c語言中我們的可用內(nèi)存主要分以下幾個區(qū)域：

• 棧，用于存放局部變量。
• 全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)/靜態(tài)數(shù)據(jù)區(qū)，用于存放全局變量和靜態(tài)局部變量。
• const數(shù)據(jù)區(qū)，該區(qū)域在內(nèi)存中實(shí)際是沒有指定分區(qū)的，他存在于全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)或者棧中，const不能被修改是被編譯器限制的，在物理內(nèi)存中根本就沒有只讀類型的內(nèi)存。所以有時候我們在討論分區(qū)的時候，不會提到const區(qū)，因?yàn)樗揪蜎]有獨(dú)立存在。
• 代碼段，當(dāng)然是用來存放代碼，在linux下，我們的可執(zhí)行代碼從rom中讀取到內(nèi)存中執(zhí)行，雖說內(nèi)存可讀可寫，但是在操作系統(tǒng)的監(jiān)控下，這段內(nèi)存也是只讀不寫的區(qū)域。
• 堆，c中的堆由malloc申請，free釋放，底層也是由操作系統(tǒng)提供給我們的程序的一段內(nèi)存。

c++新增內(nèi)存區(qū)域

c中的內(nèi)存分區(qū)在c++中全部都存在，而c++新增了自由存儲區(qū)，使用new來申請，delet來釋放，實(shí)際和malloc申請的內(nèi)存在一個區(qū)域，new使用內(nèi)存示例如下：

new和malloc

linux平臺中new內(nèi)部其實(shí)還是通過malooc來申請的內(nèi)存，只是附加做了些其他工作，例如調(diào)用類的構(gòu)造函數(shù)來初始化。malloc返回的就像一塊荒地，需要你自己來規(guī)劃，而new返回的是一個修好基建的區(qū)域給你。

智能指針引入

我們說，cpu決定了匯編指令、匯編決定了c和c++，所以c/c++的指針是天然的，用來支持匯編的間接尋址，可以說是cpu決定的指針。所以指針是無法避開的，指針的優(yōu)勢是太靈活，劣勢也是太靈活，尤其是與動態(tài)內(nèi)存、構(gòu)造、析構(gòu)結(jié)合使用后容易出錯，所以c++發(fā)明了一種智能指針，有程序員和專門設(shè)計(jì)的自動管理機(jī)制共同把控以減少出錯。這種自動管理機(jī)制在c中就有體現(xiàn)，如棧就是自動管理的結(jié)果。

智能指針是普通指針的升級版，本身具備指針的功能，且多出一些自動釋放資源的機(jī)制，當(dāng)然，智能指針的使用會比普通指針要多消耗一些資源和開銷。在c++中，智能指針不是唯一的，有很多類型的智能指針，各有優(yōu)劣和適應(yīng)的場景。使用智能指針時，須按照設(shè)計(jì)，正確使用，否則容易導(dǎo)致災(zāi)難。

智能指針的實(shí)現(xiàn)

將普通指針封裝為棧式復(fù)合指針對象，內(nèi)部包含了除了真正指向目標(biāo)的指針外還有些其他東西，如使用次數(shù)記錄等，要使用智能指針，我們需要注意以下問題：

• 將智能指針本身定義為局部（棧上），實(shí)現(xiàn)指針本身被自動回收的。
• 智能指針內(nèi)部設(shè)計(jì)為當(dāng)指針本身要被彈棧釋放時，執(zhí)行事先掛接好的清理函數(shù)，也就是說智能指針內(nèi)部應(yīng)該有一個函數(shù)指針，指向我們的清理函數(shù)。
• 智能指針需要使用庫為其提供的方法和運(yùn)算符來重載使用。

java延伸

java語言整體框架

為了保證知識的完整，我們簡單的介紹一下java的內(nèi)容，來了解一些優(yōu)質(zhì)方法。

從上面的架構(gòu)，我們能看出來，java比c/c++多了三層，java的源碼編譯輸出的并不是cpu可執(zhí)行的機(jī)器碼，而是被編譯成java字節(jié)碼，這個東西完全是java自己定義的一種東西，只能在JVM（java虛擬機(jī)）上運(yùn)行， JVM再基于一些內(nèi)核提供的框架來運(yùn)行，所以說java是一種解釋性語言，他完全靠JVM進(jìn)行解釋，而c/c++是編譯型語言，源碼直接編譯成cpu可執(zhí)行的機(jī)器碼。正因?yàn)橛辛薐VM，所以java可以跨平臺運(yùn)行，哪里有JVM哪里就可以運(yùn)行java，前提是不同平臺的JVM能相互兼容，java的運(yùn)行穩(wěn)定性取決于JVM。

java的垃圾回收機(jī)制

java有一個專門做垃圾回收的守護(hù)進(jìn)程，GC線程，他內(nèi)部使用GC機(jī)制和算法來得到生命周期結(jié)束的變量對象，把這些對象當(dāng)成垃圾進(jìn)行回收。

實(shí)際上垃圾回收并不是java的專利，其他語言，如c#也有類似的設(shè)計(jì)理念，典型的就是他們都沒有指針，其垃圾回收機(jī)制讓程序員免于考慮對象的生命周期和資源的申請與釋放，使得這門語言非常好學(xué)，其實(shí)垃圾回收機(jī)制的背后都是以效率和內(nèi)存資源為代價(jià)，換來的不易出錯，簡單好用。

總結(jié)

本篇文章就到這里了，希望能夠給你帶來幫助，也希望您能夠多多關(guān)注服務(wù)器之家的更多內(nèi)容!

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