C/C++内存管理
C++兼容C语言，C++的内存管理机制和C语言是一样的，但是C语言的malloc函数已经无法满足C++面对对象过程中销毁的需求，于是C++提出了新的内存管理函数new和delete
1. C/C++内存分布
将内存分成不同的区域是为了更好的管理，上面说过C++兼容C，所以内存分布都是一样的：
五大分区：
- 栈区：
栈又叫堆栈，用于存储非静态局部变量、函数参数、返回值等等，栈是向下增长的 - 内存映射段：
内存映射段是高效的I/O映射方式，用于装载一个共享的动态内存库。用户可使用系统接口创建共享共享内存，做进程间通信 - 堆区：
堆用于程序运行时动态内存分配，堆是可以上增长的 - 数据段：
数据段用于存储全局数据和静态数据 - 代码段：
代码段用于存储可执行的代码和只读常量
内存中还存在内核空间，但普通用户代码无法读写
2. C++动态内存管理
内存管理是为了对内存进行分类，使操作系统对内存能有更让的管理，C++提出了new和delete操作符进行动态内存管理，下面我们来讲讲使用细节
2.1 new和delete操作内置类型
代码演示：
void Test() { int* ptr1 = new int; //申请一个整型，只是开空间 delete ptr1; //释放 double* ptr2 = new double(6.66); //申请一个浮点型，并初始化为6.66 delete ptr2; //释放 int* ptr3 = new int[8]; //申请8个int类型的空间 delete[] ptr3; //释放8次 }
2.2 new和delete操作自定义类型
代码演示：
class A { A(int a = 12) :_a(a) { cout << "A()" << endl; } ~A() { cout << "~A()" << endl; } private: int _a; }; int main() { //new/delete 和 malloc/free最大区别是 new/delete对于【自定义类型】除了开空间还会调用构造函数和析构函数 A* p1 = (A*)malloc(sizeof(A)); //开空间 A* p2 = new A(12); //开空间并初始化 free(p1); delete p2; //内置类型是几乎是一样的 int* p3 = (int*)malloc(sizeof(int)); int* p4 = new int; free(p3); delete p4; A* p5 = (A*)malloc(sizeof(A) * 10); //开10个A类对象空间 A* p6 = new A[10]; //开10个A类对象空间 free(p5); delete[] p6; return 0; }
总结：
new不需要像malloc那样进行空指针判断，也不需要进行类型转换delete需要配套使用，比如new int使用delete，new int使用delete[]new和delete都可以用于自定义类型，会分别调用自定义类型的构造函数和析构函数new/delete和malloc/free最大区别是new/delete对于【自定义类型】除了开空间还会调用构造函数和析构函数malloc对应free，new对应delete，一定要搭配使用，避免引发问题
3. operator new 和 operator delete函数
new和delete是用户进行动态内存申请和释放的操作符，operator new 和operator delete是系统提供的全局函数，new在底层调用operator new全局函数来申请空间，delete在底层通过operator delete全局函数来释放空间
Visual studio 2019中operator new底层实现：
void* __CRTDECL operator new(size_t const size) { for (;;) { if (void* const block = malloc(size)) { return block; } if (_callnewh(size) == 0) { if (size == SIZE_MAX) { __scrt_throw_std_bad_array_new_length(); } else { __scrt_throw_std_bad_alloc(); //抛出异常 } } // The new handler was successful; try to allocate again... } }
Visual studio 2019中operator delete底层实现：
void __CRTDECL operator delete(void* const block, size_t const) noexcept { operator delete(block); } void __CRTDECL operator delete(void* const block) noexcept { #ifdef _DEBUG _free_dbg(block, _UNKNOWN_BLOCK); #else free(block); #endif }
Visual studio 2019中operator new[]底层实现：
void* __CRTDECL operator new[](size_t const size) { return operator new(size); //原理调用的size次operator new函数 }
Visual studio 2019中operator delete底层实现：
void __CRTDECL operator delete[](void* const block) noexcept { operator delete(block); } void __CRTDECL operator delete[](void* const block, size_t const) noexcept { operator delete[](block); }
4. new 和 delete实现原理
4.1 内置类型
如果申请的是内置类型的空间，new和malloc，delete和free基本类似，不同的地方是：new/delete申请和释放的是单个元素的空间，new[]和delete[]申请的是连续空间，而且new在申请空间失败时会抛异常，malloc会返回NULL
4.2 自定义类型
new的原理：
- 调用
operator new函数申请空间 - 在申请的空间上执行构造函数，完成对象的构造
delete的原理：
- 在空间上执行析构函数，完成对象中资源的清理工作
- 调用
operator delete函数释放对象的空间
new T[N]的原理：
- 调用
operator new[]函数，在operator new[]中实际调用operator new函数完成N个对
象空间的申请
- 在申请空间上执行N次构造函数
delete[]的原理：
- 在释放的对象空间上执行N次析构函数，完成N个对象中资源的清理
- 调用
operator delete[]释放空间，实际在operator delete[]中调用operator delete来释放空间
5. 定位new
定位new是new的新用法，是为了对已经开辟但没有初始化的空间进行初始化
5.1 基本语法
定位new表达式是：在已分配的原始内存空间中调用构造函数初始化一个对象
使用格式：new(指针)type或者new(指针)type(初始化列表)
代码使用：
class A { public: A(int a) :_a(a) { cout << "A()" << endl; } ~A() { cout << "~A()" << endl; } private: int _a; }; int main() { A* p = (A*)malloc(sizeof(A)); if (p == nullptr) { perror("malloc is failed"); exit(-1); } new(p)A(1); //定位new，对已经定义的对象初始化 return 0; }
5.2 使用场景
使用场景：一般配合内存池使。因为内存池分配出的内存没有初始化，所以如果定义自定义类型对象，需要使用new的定义表达式进行显示调用构造函数进行初始化
C/C++内存管理到这里就介绍结束了，本篇文章对你由帮助的话，期待大佬们的三连，你们的支持是我最大的动力！
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