【落羽的落羽 C++】内存区域、C++的内存管理

一、内存区域

C语言和C++中，我们常把计算机的内存分为不同的区域，有各自不同的功能：

• 栈区：存放函数的局部变量、参数、返回地址等。
• 堆区：动态开辟（如malloc、new）出的空间是在堆区开辟出来的。
• 全局区（静态区）：存放全局变量和静态变量。
• 常量存储区：存放常量，不允许修改。
• 代码区：存放代码编译后的二进制文件，不允许修改，可以读取。

二、C++的内存管理

1. new和delete

C语言的内存管理，主要是由malloc、free一系列函数实现的。这种方式在C++中也可以使用，但相对有些麻烦，所以C++又提出了自己的内存管理方式：通过new和delete操作符进行动态内存管理。可以认为，new类似于malloc，delete类似于free。
使用实例：

int* p1 = new int; //申请一个int的空间
int* p2 = new int(1); //申请一个int的空间并初始化为1
int* p3 = new int[10]; //申请10个int的空间
int* p4 = new int[10]{1,2,3,4,5}; //申请10个int的空间，并将前五个初始化为12345

delete p1;
delete p2;
//当动态申请的空间内有多个对象时，要写成delete[]
delete[] p3;
delete[] p4;

2. new和delete的特点

new和delete与malloc和free的共同点是：都是在堆上申请空间，且需要手动释放。不同点是：

• 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申请的空间可以自己进行初始化。
• malloc申请空间需要手动计算空间大小，new只要在后面跟上空间的类型就行，而且new还可以通过[ ]指定对象个数。
• malloc的返回类型是void*，在接受时必须强制类型转换，new不需要。
• malloc申请空间失败时，返回NULL；new申请失败时，会抛异常。
• 申请自定义类型对象时，malloc和free只会开辟空间，而new在申请空间后还会调用构造函数完成对象的初始化，delete在释放空间前会自动调用析构函数完成空间中资源的清理释放。

3. 实现的原理

实际上，new的使用是调用了一个全局函数operator new，这个函数的内部其实还是用malloc实现申请空间的，但当malloc申请失败为NULL时，函数不会报错，而是抛异常。这个概念我们以后学习。
同理，delete的使用也是调用了一个全局函数operator delete，这个函数内部最终也是用free来完成的空间资源释放。

一言以蔽之，内置类型的申请很好理解。
new自定义类型的原理是，调用operator new函数申请空间，并在申请的空间上执行构造函数，完成对象的初始化。
new T[n]的原理是，调用operator new[]函数，在这个函数中调用operator new函数完成对n个对象空间的申请，并在申请的空间上执行n次构造函数。
delete同理。