C++内存管理

一、C++内存管理方式

由于C语言内存管理方式在C++中可以继续使用，但在有些地方却是无能为力的，而且使用起来比较麻烦，因此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

1.1new/delete操作内置类型

int main()
{
	//动态申请一个int类型的空间
	int* a1 = new int;
	//动态申请一个int类型并初始化为10
	int* a2 = new int(10);
	//动态申请5个int类型的空间，即数组
	int* a3 = new int[5];
	//动态申请5个int类型的空间，并将前3个空间初始化为1,2,3
	int* a4 = new int [5] {1, 2, 3};

	delete a1;
	delete a2;
	delete[] a3;
	delete[] a4;
	return 0;
}

调试结果：

 

 注：申请和释放单个元素的空间，使用new和delete操作符，申请和释放连续的空间，使用new[]和delete[]。匹配起来是使用

1.2new/delete操作自定义类型

class A
{
public:
	A(int a = 0)
		: _a(a)
	{
		cout << "A():" << this << endl;
	}
	~A()
	{
		cout << "~A():" << this << endl;
	}
private:
	int _a;
};
int main()
{
	// new/delete 和 malloc/free最大区别是 new/delete对于【自定义类型】除了开空间
	//还会调用构造函数和析构函数
	A* p1 = (A*)malloc(sizeof(A));
	free(p1);
	cout << "-----------------------------" << endl;
	A* p2 = new A(1);
	delete p2;
	cout << "-----------------------------" << endl;
	// 内置类型是几乎是一样的
	int* p3 = (int*)malloc(sizeof(int)); // C
	int* p4 = new int;
	free(p3);
	delete p4;
	cout << "-----------------------------" << endl;
	A* p5 = (A*)malloc(sizeof(A) * 10);
	A* p6 = new A[10];
	free(p5);
	delete[] p6;
	return 0;
}

运行结果：

注：在申请自定义类型的空间时，new会调用构造函数，delete会调用析构函数。而malloc和free不会

二、operator new与operator delete函数

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

class A
{
private: 
	int _a;
public:
	A(int a)
		:_a(a)
	{

	}
};
int main()
{
	A* a = new A(1);

	delete a;
	return 0;
}

通过运行上述代码，调用反汇编，我们可以看到new申请空间，先调用operator new再调用构造函数。而delete则是先调用析构函数，在调用operator delete。图片如下:

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 delete 最终是通过free来释放空间的。

三、new和delete的实现原理

3.1内置类型

如果申请的是内置类型，new和mallco，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，而new[]和delete[]申请和释放的是连续空间，且new在申请空间失败时会抛异常，而malloc则会返回NULL

3.2自定义类型

new的原理

1.调用operator new函数申请空间

2.在申请空间上执行构造函数，完成对象的构造

 delete的原理

1.在空间上调用析构函数，完成对象中资源的清理

2.调用operator delete函数释放对象的空间

new T[N]的原理

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

delete[]的原理

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