C++：内存管理与模板初阶

目录

一：new 和 delete

二：operator new与operator delect函数

三：malloc/free 和 new/delect的区别

模板

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1. 栈又叫堆栈--存储非静态局部变量/函数参数/返回值等，栈是向下增长的
2. 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。
3. 堆用于程序运行时动态内存分配，堆是可以向上增长的
4. 数据段--存储全局数据和静态数据
5. 代码段--可执行的代码。只读常量

一：new 和 delete

void test()
{
    int* p1 = new int;
    int* p2 = new int(1);
    int* p3 = new int[5];
    int* p4 = new int[5]{ 1,2,3 };

    delete p1;
    delete p2;
    delete[] p3;
    delete[] p4;
}

new  和 delete 都是操作符，并不是函数

第一个是直接申请一个int， 第二个是申请一个int 并且初始化为 5，第三个是申请 5 个int 的数组， 第四个是申请5个int的数组并且初始化

申请和释放连续的空间，需要使用new[],delete[]。

对于内置类型，new / delete与malloc / free 的作用完全相同，都是在堆上申请空间，只有用法的区别。但是对于自定义类型new和delect中的new可以自动调用构造函数去初始化类。delect会先调用析构函数，再去释放空间。

new失败不需要检查返回值，它失败抛出异常。

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二：operator new与operator delect函数

new和delect是用户进行动态内存申请和释放的操作服，operator new和operator delect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， delect在底层通过operator delect全局函数来释放空间。

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 delect最终是通过free来释放空间的。

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三：malloc/free 和 new/delect的区别

malloc/free 和 new/delect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：

1. malloc和free是函数，new和delect是操作符
2. malloc申请的空间不会初始化，new可以初始化
3. 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。
4. malloc的返回值是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
5. malloc申请空间失败时，返回的是NULL，因此使用时必须判空，new不需要，但是new需要捕获异常
6. 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，delect在释放空间前会调用析构函数完成空间中资源的清理释放

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模板

函数模板允许定义可以处理多种数据类型的函数：

template <typename T>
T max(T a, T b) {
    return (a > b) ? a : b;
}

// 使用
int i = max(10, 5);           // 调用 max<int>
double d = max(10.5, 20.3);    // 调用 max<double>

类模板允许定义可以处理多种数据类型的类：

template <typename T>
class Stack {
private:
    std::vector<T> elements;
public:
    void push(T const& elem) {
        elements.push_back(elem);
    }
    void pop() {
        if (!elements.empty()) {
            elements.pop_back();
        }
    }
    T top() const {
        if (!elements.empty()) {
            return elements.back();
        }
        throw std::out_of_range("Stack<>::top(): empty stack");
    }
};

// 使用
Stack<int> intStack;       // int 类型的栈
Stack<std::string> strStack; // string 类型的栈