4. operator new与operator delete函数
接下来我们来了解一点底层的东西，看两个函数——operator new与operator delete
首先要说明一点：
虽然这两个函数的函数名是operator 操作符，但是，operator new与operator delete并不是new 和 delete的重载，而且我们之前学过重载operator和操作符之间是没空格的。
operator new与operator delete是库里面的两个全局的函数。
那它们两个和我们今天讲的内容有什么关系呢？
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。
那operator new与operator delete底层又是如何实现的呢？
我们可以简单看一下它们的源代码：
可以看到，operator new实际也是借助malloc来申请空间的，申请成功直接返回，申请失败则抛异常。
然后来看一下operator delete：
operator delete实际也是利用free来释放空间的。
通过上述两个全局函数的实现知道：
operator new 实际也是通过malloc来申请空间，如果
malloc申请空间成功就直接返回，否则执行用户提供的空间不足的应对措施，如果用户提供该措施就继续申请，否则就抛异常。
operator delete 最终也是通过free来释放空间的。
可以认为operator new与operator delete本质是对malloc和free的一个封装。
而我们的new和delete其实在底层又是去调用operator new与operator delete去完成动态内存的申请和释放的。
那大家想一下：
为什么new和delete不直接去使用malloc和free实现呢，中间又搞出来一层operator new与operator delete呢？
🆗，我们知道C++是一门基于面向对象的编程语言，面向对象的编程语言在发生错误时一般都是抛异常的，而C语言这些malloc函数发生错误时是不是都不会抛异常啊，像malloc如果申请失败是返回空指针，是不是不满足需求啊，所以，这里用operator new与operator delete对malloc和free进行了一个封装。
以此来满足在C++里的一些需求。
当然，与A* p3 = new A[10];这种场景匹配，还有operator new[]和operator delete[]
然后operator new[]里面其实还是调operator new
5. new和delete的实现原理
5.1 内置类型
如果申请的是内置类型的空间，new和malloc，delete和free可以认为区别不是很大。
需要注意的地方是：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。
new在申请空间失败时是抛异常，而malloc是返回NULL。
5.2 自定义类型
- new的原理
- 调用operator new函数申请空间，operator new实际又调用malloc
- 在申请的空间上执行构造函数，完成对象的构造
- delete的原理
- 在要释放的对象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，operator delete实际调free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
- 在申请的空间上执行N次构造函数
- delete[]的原理
- 在要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
🆗，那了解了这些东西，我们其实就可以简单的理解一下上面提到的一个问题了：
那为什么不匹配的话，有些情况没事，有些情况就出问题了呢？
比如说我们new一个自定义类型，那正常情况下我们应该使用delete去释放，那如果我们用free，可能会出现什么问题？
我们来分析一下：
我们知道对于自定义类型delete是会去调用析构函数的，然后再去释放对象在堆上的空间；所以如果我们用free的话，相当于没有对对象进行析构，那自定义类型不析构，一定会有问题吗？
是不是要看情况啊，如果类中不存在资源申请（比如我们之前实现的日期类），是不是不析构也不会有什么问题；但如果类中存在资源申请（栈Stack类），那我们不析构的话是不是就内存泄漏了啊。
所以我们一定要匹配的使用，要不然有些情况下就出现问题了。
但是呢？内存泄漏我们知道是检测不出来的，并不会直接报错。
那在有些场景下如果我们不匹配使用是会报错的：
我们还来看这个类：
class A { public: A(int a = 0) : _a(a) { cout << "A():" << this << endl; } ~A() { cout << "~A():" << this << endl; } private: int _a; };
然后我们来new一个10个对象大小的数组，在这种场景下，我们试一下会发现，不论我们用free还是delete，只要不匹配，运行都会出错：
只有我们用delete[]才没事：
首先我们用free的话是没有调析构函数的，用delete只调一次，但是我们这里10个对象，析构应该调10次的。
但是呢？这些都不是报错的真正原因，我们上面说过了，没调析构函数，即使内存泄漏也不会报出来的。
那这里程序之所以会崩溃报错其实是跟编译器的实现机制有关系：
大家有没有发现我们new的时候传了一个10告诉编译器我们要申请10个对象大小的空间，但是我们delete[]的时候并没有指定个数，编译器怎么知道应该析构10次呢？
🆗，那我们的编译器呢有一种机制，当然我是以我们现在使用vs来说的，那它会怎么做呢？
拿我们当前的程序来说，我们new了一个10个对象的数组，我们一个A对象4个字节，所以应该开40个字节的空间，但是呢，编译器在这里会多开4个字节空间来专门存储这个对象个数10，存起来就是为了delete[]的时候用。
那这样的话：
那我们现在去free的时候，指针位置是不是不对啊，这才是真正出错的原因，因为free必须给的是指向空间起始位置的指针。
那delete[]为什么就没事呢？
它呢会从返回的位置向前减4个字节然后取到存起来的对象个数，那它就知道要调用几次析构函数了，然后释放的时候呢，它会从当前位置向前偏4个字节去释放。
所以说，这种情况一定要匹配使用。
当然并不是所有的编译器都会这样做，我们现在说的是在我们目前用的vs上。
那再给大家说一个东西：
刚才我们用delete和free程序不是都崩溃了嘛，那我们现在做这样一件事：
把析构函数注释掉。然后：
我们发现delete就不报错了。
为什么呢？
🆗，那原因就在于我们把析构函数屏蔽掉了，那编译器呢很聪明，它识别了一下发现我们没有写析构函数，默认生成的不调好像也无所谓，那这时它就不会再多开前面的4个字节了，所以这次程序没有崩溃。
6. malloc/free和new/delete的区别
我们再来总结一下 malloc/free和new/delete的区别：
malloc/free和new/delete的共同点是：都是从堆上申请空间，并且需要用户手动释放。
不同的地方是：
malloc和free是函数，new和delete是操作符
malloc申请的空间不会初始化，new可以初始化
malloc申请空间时，需要手动计算空间大小并传递，new只需在其后跟上空间的类型即可，如果是多个对象，[]中指定对象个数即可
malloc的返回值为void*, 在使用时必须强转，new不需要
malloc申请空间失败时，返回的是NULL，因此使用时要判空：
new不需要，但是new失败抛异常，需要捕获异常：
- 关于异常的捕获，大家先简单了解一下，后面我们会讲。
- 申请自定义类型对象时，malloc/free只会开辟和释放空间，不会调用构造函数与析构函数，而new在申请空间后会调用构造函数完成对象的初始化，delete在释放空间前会调用析构函数完成空间中资源的清理
7. 定位new表达式(placement-new)
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。
举个栗子：
class A { public: A(int a = 0) : _a(a) { cout << "A():" << this << endl; } ~A() { cout << "~A():" << this << endl; } private: int _a; };
还是这样一个类A。
通过之前的学习我们知道这样直接拿A定义一个对象它是会自动调用构造函数进行初始化的。
但如果这样呢？
这里我们malloc出一个A，然后强转为A*，那这样做这里是不会对这块空间初始化的：
那如果现在我们想在这块已经开辟出来的空间对指针p1指向的对象初始化，要怎么做呢？
那我们就可以使用定位new来搞：
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 (place_address) type或者
new (place_address) type(initializer-list)
place_address必须是一个指针，initializer-list是参数列表
那我们想给当前p1指向的对象初始化就可以这样：
因为类A的构造函数我们给了缺省值，所以这里我们可以自己传参也可以不传使用缺省值。
但是呢：
我们可能会觉得这个定位new好像没什么意义，我们直接new一个对象出来他不就自动调用构造函数了，为啥非得再去用定位new去初始化呢，没必要啊。
确实是这样的，但是在某些特定场景下，是需要使用定位new的：
定位new表达式在实际中一般是配合内存池使用。
因为内存池分配出的内存没有初始化，所以如果是自定义类型的对象，需要使用定位new显式调用构造函数进行初始化。
🆗，那这篇文章的内容呢就到这里，欢迎大家指正！！！
