【C++初阶】第五站:C/C++内存管理 (匹配使用，干货到位)-2

#include <iostream>
using namespace std;
struct ListNode
{
  int _val;
  ListNode* next;
  ListNode(int _val = 0)
  :_val(_val), next(nullptr) 
  {}
};
// 打印链表函数
void PrintList(ListNode* head) {
  while (head != nullptr) {
  cout<<head->_val;
  if (head->next != nullptr) {
    cout << "->";
  }
  head = head->next;
  }
  cout << endl;
}
int main() {
  ListNode* n1 = new ListNode(1);
  ListNode* n2 = new ListNode(2);
  ListNode* n3 = new ListNode(3);
  ListNode* n4 = new ListNode(4);
  ListNode* n5 = new ListNode(5);
  n1->next = n2;
  n2->next = n3;
  n3->next = n4;
  n4->next = n5;
  n5->next = nullptr;
  PrintList(n1);  // 调用函数打印链表
  // 记得在最后释放内存...
  delete[] n1;
  return 0;
}

#include<iostream>
using namespace std;
typedef char DataType;
class Stack
{
public:
  Stack(size_t capacity = 4)
  {
  cout << "Stack()" << endl;
  _array = new DataType[capacity];
  _capacity = 0;
  _size = 0;
  }
  void Push(DataType data)
  {
  _array[_size] = data;
  _size++;
  }
  ~Stack()
  {
  cout << "~Stack()" << endl;
  delete[] _array;
  _array = nullptr;
  _size = _capacity = 0;
  }
private:
  DataType* _array;
  int _capacity;
  int _size;
};
Stack* func()
{
  int n;
  cin >> n;
  Stack* pst = new Stack(n);
  return pst;
}
int main()
{
  Stack* ptr = func();
  ptr->Push(1);
  ptr->Push(2);
  delete ptr;
  return 0;
}

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
  //以下三种方式开辟空间和释放空间的效果是一样的
  int* p1 = (int*)malloc(sizeof(int));      //malloc
  free(p1);//free
  int* p2 = new int;     //new
  delete p2;//delete
  int* p3 = (int*)operator new(sizeof(int));//operator new
  operator delete (p3);//operator delete
  return 0;
}

C++中当开辟空间失败会抛异常，可以通过代码实现捕获异常，  这是C++的一个编程规范， 如果直接用malloc，申请失败会返回NULL。但是如果没有对这个进行处理的话，会将 这个NULL当作返回成功，正常使用了，原本应该是要抛异常的.

operator new与operator delete底层源码
void *__CRTDECL operator new(size_t size) _THROW1(_STD bad_alloc)
{
// try to allocate size bytes
void *p;
while ((p = malloc(size)) == 0)
{
 if (_callnewh(size) == 0)
     {
         // report no memory
         // 如果申请内存失败了，这里会抛出bad_alloc 类型异常
         static const std::bad_alloc nomem;
         _RAISE(nomem);
     }
return (p);
}
/*
operator delete: 该函数最终是通过free来释放空间的
*/
void operator delete(void *pUserData)
{
     _CrtMemBlockHeader * pHead;
     RTCCALLBACK(_RTC_Free_hook, (pUserData, 0));
     if (pUserData == NULL)
         return;
     _mlock(_HEAP_LOCK);  /* block other threads */
     __TRY
         /* get a pointer to memory block header */
         pHead = pHdr(pUserData);
          /* verify block type */
         _ASSERTE(_BLOCK_TYPE_IS_VALID(pHead->nBlockUse));
         _free_dbg( pUserData, pHead->nBlockUse );
     __FINALLY
         _munlock(_HEAP_LOCK);  /* release other threads */
     __END_TRY_FINALLY
     return;
}
/*
free的实现
*/
#define   free(p)               _free_dbg(p, _NORMAL_BLOCK)

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。

1. 调用operator new函数申请空间
   2. 在申请的空间上执行构造函数，完成对象的构造

1. 在空间上执行析构函数，完成对象中资源的清理工作
    2. 调用operator delete函数释放对象的空间

1. 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
     2. 在申请的空间上执行N次构造函数

1. 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
      2. 调用operator delete[]释放空间，实际在operator delete[]中调用operator delete来释放空间

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
  int* p1 = new int[10];
  //free(p1);
  delete p1;
  //delete[]p1;
}

永远记住一个点： 匹配使用！匹配使用！匹配使用！ ( 没有写析构函数是不会报错的，但用free的话可能会导致内存泄露，因为没调析构)

由于编译器的原因,以下的两张图，左边写了析构的，会在申请的空间前面多申请4byte ，然后这4个字节用来存 10(因为new的时候是10个int数据）,注意：这里的存的 10是个数，不是字节
        如果用delete[ ]，它就会自动偏移到新开的4byte的空间和后面原本的空间是合并在一起的，所以释放的时候一把释放是没问题，并且是释放了10次(释放不能分期，不能分段)
        但是如果你用delete 和free 的话，那编译器就不会偏移了，因为new 或者 malloc 的时候就是那么多，所以你释放的时候就那么多。因此，如果写了析构,这个时候用 delete 或者 free 只会把4byte后面的空间给释放掉，编译器会报错
        所以 右边的那副图，没写析构，但没报错的原因是因为 指针的位置没有指向错误。

include<iostream>
using namespace std;
内存池
int main()
{
  // p1现在指向的只不过是与Stack对象相同大小的一段空间，
  //还不能算是一个对象，因为构造函数没有执行
  Stack* pst1 = (Stack*)operator new(sizeof(Stack));
  //pst1->Stack(4);//不支持
  new(pst1)Stack(4);//显示调用构造函数
                      //注意：如果A类的构造函数有参数时，此处需要传参
  pst1->~Stack();//可以显示调用析构
  operator delete(pst1);//显示调用析构函数
  return 0;
}

void MemoryLeaks()
{
   // 1.内存申请了忘记释放
  int* p1 = (int*)malloc(sizeof(int));
  int* p2 = new int;
 
  // 2.异常安全问题
  int* p3 = new int[10];
 
  Func(); // 这里Func函数抛异常导致 delete[] p3未执行，p3没被释放.
 
  delete[] p3;
}

内存泄漏非常常见，解决方案分为两种：1 、事前预防型。如智能指针等。 2 、事后查错型。如泄漏检测工具。