new和delete，malloc和free

一、申请内存

• new ：内存分配成功，返回该对象类型的指针；分配失败，抛出 bac_alloc 异常。
• malloc ：成功申请到内存，返回指向该内存的指针；分配失败，返回 NULL 指针。

在使用的时候 new、delete 搭配使用，malloc、free 搭配使用。

malloc 的原理:

• 当开辟的空间小于 128K 时，调用 brk() 函数，通过移动 _enddata 来实现；
• 当开辟空间大于 128K 时，调用 mmap() 函数，通过在虚拟地址空间中开辟一块内存空间来实现。

malloc 的底层实现：

• brk() 函数实现原理：向高地址的方向移动指向数据段的高地址的指针 _enddata。
• mmap 内存映射原理：
  1. 进程启动映射过程，并在虚拟地址空间中为映射创建虚拟映射区域；
  2. 调用内核空间的系统调用函数 mmap()，实现文件物理地址和进程虚拟地址的一一映射关系；
  3. 进程发起对这片映射空间的访问，引发缺页异常，实现文件内容到物理内存（主存）的拷贝。

二、释放内存

delete执行过程：

1. 首先执行该对象所属类的析构函数；
2. 进而通过调用 operator delete 的标准库函数来释放所占的内存空间。

delete 和 delete [] 的区别：

• delete 用来释放单个对象所占的空间，只会调用一次析构函数；
• delete [] 用来释放数组空间，会对数组中的每个成员都调用一次析构函数。

三、new 和 malloc 的区别，delete 和 free 的区别

• malloc、free 是库函数，而new、delete 是关键字。
• new 申请空间时，无需指定分配空间的大小，编译器会根据类型自行计算；malloc 在申请空间时，需要确定所申请空间的大小。
• new 申请空间时，返回的类型是对象的指针类型，无需强制类型转换，是类型安全的操作符；malloc 申请空间时，返回的是 void* 类型，需要进行强制类型的转换，转换为对象类型的指针。
• new 分配失败时，会抛出 bad_alloc 异常，malloc 分配失败时返回空指针。
• 对于自定义的类型，new 首先调用 operator new()函数申请空间（底层通过 malloc 实现），然后调用构造函数进行初始化，最后返回自定义类型的指针；delete 首先调用析构函数，然后调用 operator delete() 释放空间（底层通过 free 实现）。malloc、free 无法进行自定义类型的对象的构造和析构。
• new 操作符从自由存储区上为对象动态分配内存，而 malloc 函数从堆上动态分配内存。（自由存储区不等于堆）
• malloc分配的内存不够的时候，可以用realloc扩容（扩容原理）。new没用这样操作。

说明：
自由存储区与堆的区别：malloc在堆上分配的内存块，使用free释放内存，而new所申请的内存则是在自由存储区上，使用delete来释放。
堆是操作系统维护的一块内存，而自由存储是C++中通过new与delete动态分配和释放对象的抽象概念。堆与自由存储区并不等价。