c++动态内存管理

new / delete / new[ ] / delete[ ]

与C语言不通，C++更多使用new和delete进行内存管理

int *p=new int;//开辟1个整型大小的空间，并由p指向它。

int *p1=new int(3);//开辟1个整型大小的空间并初始化为3，由p1指向它。

int *p2=new int[2];//开辟2个整型大小的空间，并由p2指向它。

delete p;
delete p1;   //释放p,p1,p2指向的空间。
delete[] p2;

能够发现，new/delete对应单个变量的内存开辟，new[ ]/delete[ ]对应数组的开辟。使用时一定要记得对应，不然可能会出现内存泄漏甚至崩溃的问题。

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C/C++内存管理

• 栈又称堆栈，非静态局部变量，函数参数，返回值等等都存在栈上，栈是向下增长的。
• 内存映射是高效的i/o映射方式，用于装载一个动态的动态内存库，用户可以使用系统接口创建共享内存，做进程间通信。
• 堆用于程序执行时的动态内存分配，堆是向上增长的。
• 数据段：存储全局数据和静态变量。
• 代码段：可执行的代码/只读常量。

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我们发现，C++是兼容C的，在C++程序里使用malloc/ free一样可以开辟空间，那为什么还要使用new/delete呢?

new/delete 和 malloc/free 的区别和联系

• 他们都是用于动态内存管理的接口
• malloc/free是C/C++标准库函数，而new/delete是C/C++的操作符
• new/delete在开辟/释放空间的同时，会对应调用构造函数和析构函数。而malloc/free不会。
• 用malloc开辟空间时，需要自己计算开辟的大小，且默认指针类型是void*，而new不用计算加调整指针类型，编译器会自己搞定。
• 使用malloc开辟内存，倘若失败，会返回0，而new失败会抛异常，更早的被发现。

上述的区别与联系中，需要重点了解的是第三条，看看下面的代码:

#include<iostream>
#include<stdlib.h>


using namespace std;

class Array
{
public:
	Array(size_t size = 10)
		: _size(size)
		, _a(0)
	{
		cout << "Array(size_t size)" << endl;
		if (_size > 0)
		{
			_a = new int[size];
		}
	}

	~Array()
	{
		cout << "~Array()" << endl;
		if (_a)
		{
			delete[] _a;
			_a = 0;
			_size = 0;
		}
	}
private:
	int*_a;
	size_t _size;
};


int main()
{
	Array* p1 = (Array*)malloc(sizeof(Array));
	Array* p2 = new Array;
	Array* p3 = new Array(20);
	Array* p4 = new Array[10];
	free(p1);
	delete p2;
	delete p3;
	delete[] p4;
	system("pause");
}

可以看出new在创建对象的同时已经调用了析构函数进行初始化。

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operator new和operator delete

1. operator new/operator delete operator new[]/operator delete[] 和 malloc/free用法一样。
2. 他们只负责分配空间/释放空间，不会调用对象构造函数/析构函数来初始化/清理对象。
3. 实际operator new和operator delete只是malloc和free的一层封装。

new做了两件事

1. 调用operator new分配空间。
2. 调用构造函数初始化对象。
   delete也做了两件事
3. 调用析构函数清理对象
4. 调用operator delete释放空间
   new[N]
5. 调用operator new分配空间。
6. 调用N次构造函数分别初始化每个对象。
   delete[ ]
7. 调用N次析构函数清理对象。（思考这里怎么N是怎么来的？）
8. 调用operator delete释放空间。

这里就有一个问题了：在使用delete [ ]释放空间的时候，编译器怎么知道该调用多少次析构函数呢？

原来在用new[ ] 开辟多个对象的空间时，系统在该开辟内存大小前多分配了4个字节的内存，用来存对象的个数，这样在delete[ ]时，就能取到对象的个数了。

但是在C++编译器中，在如下情况下就不会开辟：

• 开辟的对象是系统的内置类型
• 开辟的对象数量是1个
• 在释放内存是不会调用析构函数
• 没有自定义析构函数

以下情况均有定义析构函数：
new 和delete[ ]：
new开辟了1个对象的空间，不会多分配4个字节存对象个数，而delete[ ] 会误认为开辟了多个对象，会去访问前面的那4个字节，这就属于非法访问，系统会报错

new[ ]和 delete
new[ ]开辟了多个对象的空间，而delete误认为只开辟了1个对象的空间，所以，在free时首地址出现错误，无法正常释放空间。