《動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存》課件

動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存目錄contents動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配的基本概念動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配的方法動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理的實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配的常見(jiàn)問(wèn)題動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配的性能優(yōu)化動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配的應(yīng)用場(chǎng)景動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配的基本概念01定義動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配是指在程序運(yùn)行時(shí)，根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)地分配或釋放內(nèi)存空間的過(guò)程。與靜態(tài)內(nèi)存分配不同，動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配是在程序運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)行的，可以根據(jù)實(shí)際需求靈活地調(diào)整內(nèi)存使用。分類01動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配可以分為堆和棧兩種方式。02堆是用于動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存的區(qū)域，通過(guò)malloc、calloc、realloc等函數(shù)進(jìn)行分配和釋放。棧是用于存儲(chǔ)局部變量和函數(shù)調(diào)用的區(qū)域，通過(guò)編譯器自動(dòng)管理，無(wú)需程序員手動(dòng)操作。03動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配可以根據(jù)實(shí)際需求靈活地分配內(nèi)存，避免了不必要的內(nèi)存浪費(fèi)和程序性能的降低。優(yōu)點(diǎn)使用動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配需要程序員手動(dòng)管理內(nèi)存，容易引發(fā)內(nèi)存泄漏、野指針等問(wèn)題，增加了程序的復(fù)雜性和維護(hù)成本。缺點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn)動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配的方法02動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配需要程序員手動(dòng)管理內(nèi)存，包括申請(qǐng)和釋放。手動(dòng)管理大小可變延遲性01020403分配和釋放內(nèi)存的操作可能會(huì)比較耗時(shí)，影響程序的性能。在程序運(yùn)行時(shí)，根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)地分配或釋放內(nèi)存?？梢苑峙淙我獯笮〉膬?nèi)存，只要系統(tǒng)有足夠的可用內(nèi)存。堆內(nèi)存分配自動(dòng)管理由編譯器自動(dòng)管理內(nèi)存的申請(qǐng)和釋放。生命周期明確內(nèi)存的生命周期與函數(shù)調(diào)用相關(guān)，調(diào)用結(jié)束時(shí)自動(dòng)釋放。大小固定每個(gè)線程或函數(shù)都有一塊?？臻g，大小在編譯時(shí)確定。限制性?？臻g的大小有限制，過(guò)大的數(shù)據(jù)可能導(dǎo)致棧溢出。棧內(nèi)存分配共享內(nèi)存分配多個(gè)進(jìn)程可以共享同一塊內(nèi)存區(qū)域。多進(jìn)程共享需要處理多個(gè)進(jìn)程對(duì)共享內(nèi)存的訪問(wèn)同步問(wèn)題，避免數(shù)據(jù)沖突。同步問(wèn)題需要額外的系統(tǒng)資源來(lái)維護(hù)共享內(nèi)存。系統(tǒng)資源消耗通過(guò)共享內(nèi)存，進(jìn)程間可以直接通信和數(shù)據(jù)交換，效率較高。高效通信動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理的實(shí)現(xiàn)03C語(yǔ)言中的動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配函數(shù)malloc()用于在堆區(qū)動(dòng)態(tài)分配指定大小的內(nèi)存空間，返回一個(gè)指向分配內(nèi)存的指針。calloc()用于在堆區(qū)動(dòng)態(tài)分配指定數(shù)量的元素，并初始化為0，返回一個(gè)指向分配內(nèi)存的指針。realloc()用于重新分配已分配內(nèi)存的大小，返回一個(gè)指向重新分配內(nèi)存的指針。free()用于釋放之前分配的內(nèi)存空間。new用于在堆區(qū)動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存，返回一個(gè)指向新創(chuàng)建對(duì)象的指針。delete用于釋放通過(guò)`new`創(chuàng)建的對(duì)象所占用的內(nèi)存。new[]用于在堆區(qū)動(dòng)態(tài)分配數(shù)組內(nèi)存，返回一個(gè)指向新創(chuàng)建數(shù)組的指針。delete[]用于釋放通過(guò)`new[]`創(chuàng)建的數(shù)組所占用的內(nèi)存。C中的動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配Java中的動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理01Java使用垃圾回收機(jī)制自動(dòng)管理內(nèi)存，程序員無(wú)需手動(dòng)釋放內(nèi)存。02當(dāng)一個(gè)對(duì)象不再被引用時(shí)，垃圾回收器會(huì)自動(dòng)回收其占用的內(nèi)存。03Java提供了`System.gc()`方法來(lái)建議運(yùn)行垃圾回收器，但該方法并不保證立即執(zhí)行垃圾回收。動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配的常見(jiàn)問(wèn)題04內(nèi)存泄漏內(nèi)存泄漏是指程序在動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存后，未能正確釋放已分配的內(nèi)存空間，導(dǎo)致內(nèi)存資源逐漸耗盡。內(nèi)存泄漏可能導(dǎo)致程序運(yùn)行緩慢、崩潰或異常行為，對(duì)程序的穩(wěn)定性和性能產(chǎn)生嚴(yán)重影響。避免內(nèi)存泄漏的關(guān)鍵在于正確使用動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配函數(shù)，及時(shí)釋放不再使用的內(nèi)存空間。01野指針是指指向無(wú)效內(nèi)存區(qū)域的指針，通常是由于動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配后未正確初始化或釋放導(dǎo)致的。02野指針可能導(dǎo)致程序訪問(wèn)非法內(nèi)存地址，引發(fā)程序崩潰、數(shù)據(jù)損壞或安全漏洞等問(wèn)題。03為了避免野指針問(wèn)題，程序員應(yīng)確保在使用指針之前進(jìn)行正確的初始化，并在不再使用時(shí)及時(shí)將指針設(shè)置為NULL或釋放內(nèi)存。野指針內(nèi)存碎片化是指動(dòng)態(tài)分配和釋放內(nèi)存后，導(dǎo)致內(nèi)存空間被分割成許多小的、不連續(xù)的塊。內(nèi)存碎片化可能導(dǎo)致程序在需要連續(xù)內(nèi)存空間時(shí)無(wú)法分配足夠的連續(xù)內(nèi)存，從而影響程序的性能和穩(wěn)定性。為了減少內(nèi)存碎片化，程序員可以使用一些優(yōu)化技術(shù)，如內(nèi)存池、內(nèi)存整理算法等，來(lái)提高內(nèi)存的使用效率和連續(xù)性。010203內(nèi)存碎片化動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配的性能優(yōu)化05緩存友好數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)應(yīng)充分利用CPU緩存，減少數(shù)據(jù)訪問(wèn)延遲。避免偽共享通過(guò)合理布局?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，避免多個(gè)線程同時(shí)讀寫同一緩存行，減少偽共享問(wèn)題。局部性原則利用程序局部性原理，將訪問(wèn)頻率高的數(shù)據(jù)元素放在一起，提高緩存命中率。使用緩存友好的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)用對(duì)象盡可能復(fù)用已分配的對(duì)象，避免頻繁的內(nèi)存分配和釋放。內(nèi)存池使用內(nèi)存池技術(shù)，預(yù)先分配一定數(shù)量的內(nèi)存塊，減少內(nèi)存分配和釋放的開(kāi)銷。對(duì)象池對(duì)于頻繁創(chuàng)建和銷毀的對(duì)象，使用對(duì)象池來(lái)管理內(nèi)存，提高性能。避免頻繁的內(nèi)存分配和釋放通過(guò)預(yù)先分配一定數(shù)量的內(nèi)存塊，形成一個(gè)內(nèi)存池，以減少頻繁的內(nèi)存分配和釋放操作。內(nèi)存池內(nèi)存池應(yīng)支持多線程安全訪問(wèn)，避免數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)和死鎖。線程安全合理規(guī)劃內(nèi)存池的大小和數(shù)量，減少內(nèi)存碎片的產(chǎn)生，提高內(nèi)存利用率。內(nèi)存碎片使用內(nèi)存池技術(shù)動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配的應(yīng)用場(chǎng)景06鏈表是一種常見(jiàn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中每個(gè)節(jié)點(diǎn)都包含數(shù)據(jù)和指向下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的指針。在創(chuàng)建鏈表時(shí)，通常需要?jiǎng)討B(tài)分配內(nèi)存以創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)。在某些情況下，我們可能不知道數(shù)組的大小，或者需要根據(jù)運(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)調(diào)整數(shù)組的大小。這時(shí)，我們可以使用動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配來(lái)創(chuàng)建數(shù)組。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配動(dòng)態(tài)數(shù)組鏈表在游戲開(kāi)發(fā)中，經(jīng)常需要?jiǎng)?chuàng)建各種游戲?qū)ο螅缃巧?、敵人、物品等。這些對(duì)象通常具有不同的屬性，并且數(shù)量可能會(huì)根據(jù)游戲進(jìn)程而變化。動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配允許在運(yùn)行時(shí)創(chuàng)建和銷毀這些對(duì)象。游戲?qū)ο髮?duì)于資源有限的移動(dòng)設(shè)備，使用動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配可以更好地管理內(nèi)存，避免因大量對(duì)象同時(shí)存在而導(dǎo)致的內(nèi)存溢出或頻繁的垃圾回收。內(nèi)存優(yōu)化游戲開(kāi)發(fā)中的動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配大數(shù)據(jù)集在處理大型數(shù)據(jù)集時(shí)，我們通常需要將數(shù)據(jù)加載到內(nèi)存中以進(jìn)行快速訪問(wèn)和分析。由于數(shù)據(jù)集的