四、new和delete的实现原理
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出了用法上面，其他方面没什么区别，new在申请空间失败时会抛异常，malloc在申请空间失败时会返回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[]函数中实际调用operator new函数完成对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
在申请的对象空间上执行N次析构函数，完成对N个对象中资源的清理。
调用operator delete[]函数释放空间，实际在operator delete[]函数中调用operator delete来释放空间。
📖new和delete的优势
typedef int DataType; class Stack { public: Stack(size_t capacity = 3) { _array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * capacity); if (NULL == _array) { perror("malloc申请空间失败!!!"); return; } _capacity = capacity; _size = 0; } void Push(DataType data) { // CheckCapacity(); _array[_size] = data; _size++; } // 其他方法... ~Stack()//析构函数 { if (_array) { free(_array); _array = NULL; _capacity = 0; _size = 0; } } private: DataType* _array; int _capacity; int _size; }; void Test() { Stack* ps = (Stack*)malloc(sizeof(Stack)); }
以栈类为例，动态申请一块栈空间，在内存中的存储结构如下图所示：
梳理一下，首先无论是malloc还是new都会在堆区申请一块空间来存储栈对象，如上图绿色区域所示，其中malloc会直接申请，而new则是通过调用operator new进行申请。申请成功后会返回这块空间的地址，ps存的就是这个地址。其次，Stack对象中的成员变量_array还需要再动态申请一块空间，如上图粉色区域所示，申请成功后会返回这块空间的地址，_array存的就是这个地址。
粉色区域是通过构造函数申请得到的，通过析构函数进行释放的。因为malloc只负责开空间，不会去调用构造函数，因此动态申请到的空间就无法走构造函数进行初始化，可以写一个成员函数Init来完成初始化工作，其次free(ps)只会把绿色那块空间释放了，它不会去调用析构函数释放粉色空间，因此执行完free(ps)后，就会造成内存泄漏（粉色空间没释放，并且之后都找不到这块地址，不能再释放），当然可以自己在类里面写一个Destory函数，在free(ps)前先调用Destory函数释放粉色空间。总之，如果使用malloc和free坑就特别多。
相比之下，这里使用new和delete来申请和释放空间，就会方便很多，new在申请完空间后，会自动调用构造函数，完成初始化工作，delete在释放空间前也会主动调用析构函数，先释放对象中的资源。
五、定位new表达式（placement-new）
📖概念
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
new(place_address)type(initializer-list)
其中place_address必须是一个指针，initializer-list是类型的初始化列表。
📖使用场景
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new的定位表达式进行显式调构造函数进行初始化。
int main() { A* p1 = (A*)malloc(sizeof(A)); //显式调用构造函数 new(p1)A(10);//定位new表达式 //显式调用析构函数 p1->~A(); free(p1); p1 = nullptr; return 0; }
定位new表达式就可以解决上面提到的malloc不会调用构造函数初始化的问题。
六、malloc/free和new/delete的区别总结
📖共同点
都是从堆上申请空间，并且需要用户手动释放。
📖不同点
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只需要在其后面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，因为new后面跟的是空间的类型。
mallo申请空间失败时，返回NULL，因此使用时必须判空，new不需要，但是new需要捕获异常。
申请自定义类型对象时，malloc/free只会开辟空间，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。
七、内存泄漏
📖什么是内存泄漏？
内存泄漏是指因为疏忽或错误造成程序未能释放已经不再使用的内存的情况。内存泄漏并不是指内存在物理上消失，而是应用程序分配某段内存后，因为设计错误，失去了对该段内存的控制，因而造成了内存的浪费。
📖内存泄漏的危害
长期运行的程序出现内存泄漏，影响很大，如操作系统、后台服务器等等，出现内存泄漏会导致响应越来越慢，最终卡死。
📖内存泄漏的分类
C/C++程序中我们一般比较关心下面两种内存泄漏：
堆内存泄漏（Heap leak）
堆内存指的是程序执行中依据需要通过malloc、calloc、realloc、new等从堆中分配的内存，用完后必须通过调用相应的free或者delete释放。假设程序的设计错误导致这部分内存没有被释放，那么以后这部分空间将无法再被使用，就会产生Heap Leak。
系统资源泄漏
指程序使用系统份配的资源，比如套接字、文件描述符、管道等没有使用对应的函数释放掉，导致系统资源的浪费，严重可导致系统效能减少，系统执行不稳定。
📖如何检测内存泄漏
在vs下，可以使用Windows操作系统提供的_CrtDumpMemoryLeaks()函数进行简单的检测，该函数只报出了大概泄漏了多少个字节，没有其他更准确的位置信息。
int main() { int* p = new int[10]; // 将该函数放在main函数之后，每次程序退出的时候就会检测是否存在内存泄漏 _CrtDumpMemoryLeaks(); return 0; }
因此大家在写代码时一定要小心，尤其是动态内存操作时，一定要记得释放。但是有些情况下总是会防不胜防，简单的可以采用上述方法快速定位。如果工程比较大，内存泄漏位置比较多，不太好查时一般都是借助第三方内存泄漏检测工具处理的。
在Linux下内存泄漏检测：Linux下几款内存泄漏检测工具
在Windows下使用第三方工具：VLD工具说明
其他工具：内存泄漏工具比较
📖如何避免内存泄漏
工程前期良好的设计规范，养成良好的编码规范，申请的内存空间记着匹配的去释放。ps：这是理想状态，但是如果碰上异常时，就算注意释放了，还是可能会出现问题。需要下面提到的智能指针来管理才有保证。
采用RAII思想或者智能智能指针来管理资源。
有些公司内部规范使用内部实现的私有内存管理库。这套库自带内存泄漏检测的功能选项。
出问题了使用内存泄漏检测工具检测。ps：很多工具都不够靠谱，或者收费昂贵。
总结：内存泄漏非常常见，解决方案主要分为以下两种：
事前预防性型，如智能指针等。
事后查错型，如泄漏检测工具。
🎁结语：
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