Linux下C++内存管理怎样实现

在Linux下使用C++进行内存管理，主要涉及以下几个方面：

1. 栈内存管理：

   • 栈内存用于存储局部变量和函数调用的上下文。
   • 栈内存由编译器自动管理，当函数被调用时，局部变量会被分配在栈上；当函数返回时，这些变量会自动被释放。

2. 堆内存管理：

   • 堆内存用于动态分配内存，通常通过new和delete（或malloc和free）来管理。
   • 使用new分配的内存需要使用delete来释放；使用malloc分配的内存需要使用free来释放。

3. 智能指针：

   • C++11引入了智能指针（如std::unique_ptr、std::shared_ptr和std::weak_ptr），它们可以自动管理内存，避免内存泄漏。
   • std::unique_ptr独占资源所有权，当unique_ptr被销毁时，它所管理的资源也会被自动释放。
   • std::shared_ptr允许多个指针共享同一个资源，通过引用计数来管理资源的生命周期。
   • std::weak_ptr用于解决shared_ptr的循环引用问题。

4. 内存池：

   • 内存池是一种预先分配一大块内存，然后根据需要从中分配小块内存的技术。
   • 内存池可以减少内存碎片，提高内存分配和释放的效率。

5. 自定义内存分配器：

   • 在某些情况下，标准库提供的内存分配器可能不满足特定需求，可以自定义内存分配器来优化性能。

以下是一些示例代码，展示了如何在Linux下使用C++进行内存管理：

栈内存管理

void exampleFunction() {
    
    int localVar = 10;
 // 栈内存
    // localVar 在函数返回时自动释放
}
    

堆内存管理

#include <
    iostream>


int main() {
    
    int* ptr = new int(10);
     // 动态分配内存
    std::cout <
    <
     *ptr <
    <
     std::endl;
    
    delete ptr;
     // 释放内存
    return 0;

}
    

智能指针

#include <
    iostream>
    
#include <
    memory>


int main() {
    
    std::unique_ptr<
    int>
     uniquePtr(new int(10));
    
    std::cout <
    <
     *uniquePtr <
    <
     std::endl;
    
    // uniquePtr 在离开作用域时自动释放内存

    std::shared_ptr<
    int>
     sharedPtr = std::make_shared<
    int>
    (20);
    
    std::cout <
    <
     *sharedPtr <
    <
     std::endl;
    
    // sharedPtr 在最后一个引用被销毁时自动释放内存

    std::weak_ptr<
    int>
     weakPtr = sharedPtr;

    if (auto lockedPtr = weakPtr.lock()) {
    
        std::cout <
    <
     *lockedPtr <
    <
     std::endl;

    }
    
    return 0;

}
    

内存池

#include <
    iostream>
    
#include <
    vector>


class MemoryPool {

public:
    MemoryPool(size_t blockSize, size_t numBlocks) : blockSize(blockSize), numBlocks(numBlocks) {
    
        pool = malloc(blockSize * numBlocks);
    
        for (size_t i = 0;
     i <
     numBlocks;
 ++i) {
    
            freeList.push_back(static_cast<
    char*>
    (pool) + i * blockSize);

        }

    }


    ~MemoryPool() {
    
        free(pool);

    }


    void* allocate() {

        if (freeList.empty()) {
    
            throw std::bad_alloc();

        }
    
        void* ptr = freeList.back();
    
        freeList.pop_back();
    
        return ptr;

    }


    void deallocate(void* ptr) {
    
        freeList.push_back(static_cast<
    char*>
    (ptr));

    }
    

private:
    size_t blockSize;
    
    size_t numBlocks;
    
    void* pool;
    
    std::vector<
    char*>
     freeList;

}
    ;


int main() {
    
    MemoryPool pool(64, 10);
    
    void* ptr = pool.allocate();
    
    // 使用 ptr
    pool.deallocate(ptr);
    
    return 0;

}
    

通过合理使用这些内存管理技术，可以有效地管理内存，避免内存泄漏和其他内存相关问题。

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