【C++内存管理】看这一篇就足够啦！

一、C/C++内存分布

话不多说，咱们直接上题目！

请看下面代码：

int globalVar = 1;
static int staticGlobalVar = 1;
void Test()
{
 	 static int staticVar = 1;
	 int localVar = 1;
	 
	 int num1[10] = { 1, 2, 3, 4 };
	 char char2[] = "abcd";
	 const char* pChar3 = "abcd";
	 int* ptr1 = (int*)malloc(sizeof(int) * 4);
	 int* ptr2 = (int*)calloc(4, sizeof(int));
	 int* ptr3 = (int*)realloc(ptr2, sizeof(int) * 4);
	 free(ptr1);
	 free(ptr3);
}

答案：C C C A A

• 全局变量和静态变量放在静态区
• 局部变量再栈

答案：A A A D A B

---

二、C++内存管理方式

通过new和delete操作符进行动态内存管理。

1. new/delete操作内置类型

void Test()
{
  // 动态申请一个int类型的空间
  int* ptr4 = new int;
  
  // 动态申请一个int类型的空间并初始化为10
  int* ptr5 = new int(10);
  
  // 动态申请10个int类型的空间
  int* ptr6 = new int[3];
  delete ptr4;
  delete ptr5;
  delete[] ptr6;
}

除了用法，和 c语言的 malloc 没什么区别

2. new和delete操作自定义类型

★我们先自定义一个类型A

class A
{
public:
	A(int a = 0)
		: _a(a)
	{
		cout << "A():" << this << endl;
		
	}
	~A()
	{
		cout << "~A():" << this << endl;
	}
private:
	int _a;
};

🔺这个时候就适合用 new
new会调用构造，但是malloc只是开辟空间而已

A* p2 = new A;

结论：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与free不会。

重点：

• new 十个对象，初始化十次

• 同样的delete也会调用十次析构函数

• 有名对象方式

A aa1(1);
A aa2(2);
A aa3(3);

A* p4 = new A[10]{ aa1,aa2,aa3 };
delete[] p4;

但是这样写过于麻烦，我们也可以像下面的写法

A* p4 = new A[10]{1,2,3,4,5};
//这里是直接将 int 转换成自定义类型 A
//中间会产生临时对象
delete[] p4;

---

三、operator new与operator delete函数

首先，operator new与operator delete 并不是 new 和 delete 的重载函数，他们只是一个全局函数。
🔺是库里面写好的

1. operator new

• operator new：该函数实际通过malloc来申请空间，当malloc申请空间成功时直接返回；
• –申请空间失败，尝试执行空间不足应对措施，如果改应对措施用户设置了，则继续申请，否则抛异常。

• 意思是说，开空间的底层逻辑就是malloc，而operator new就是包装好的malloc而已

2. operator delete

👇：底层构造

//析构 + operator delete
delete p2;

• 注意： delete 和 operator delete 针对的不是同一个
  

总结：

• operator new 实际也是通过malloc来申请空间。
• operator delete 最终是通过free来释放空间的。

---

• 这里就会有同学提出疑问
  

这里需要引出来一个知识点： 抛异常

• new失败了，抛异常，不需要再检查返回值
• malloc会返回NULL

• 如果创建空间失败 operator new 会抛异常
• operator delete 只是为了配对而存在的

---

_{插播一条小信息：后面我们会详细的讲解C++异常，关注我，第一时间收到信息哟}

_{拜托啦！这个对我真的很重要QAQ！}

---

四、new和delete的实现原理

1. 内置类型

如果申请的是内置类型的空间，new和malloc，delete和free基本类似

• new/delete申请和释放的是单个元素的空间
• new[]和delete[]申请的是连续空间

2. 自定义类型

• 首先引出第一个问题
  
  从内置类型来看，交错使用是没有问题的

但是！

• 既然多出四个字节，那我 free 会不会有什么问题呢

	A* p1 = new A;
	A* p2 = new A[10];
	free(p2);

啊会，崩溃了。

但是，当我们把析构函数注释掉时，程序反而不会崩溃了

结论： A有无显示使用析构是有影响的

1. 为什么自定义类型会多开四个字节

• 多开的四个字节存在头部，存对象个数
• 析构时，就知道调用多少次析构函数

	A* p1 = new A;
	A* p2 = new A[10];
	//free(p2);
	delete[] p2;

• 只有 delete[] 才会往前偏移四个字节查看析构个数，delete和free并不会

2.为什么我们把析构函数注释掉时，程序反而不会崩溃了？

• 因为delete[] 前面四个字节就是存放调用次数，当我们没有析构函数的时候，自然而然就不需要存放了

五、 定位new表达式(placement-new)

已分配的原始内存空间中调用构造函数初始化一个对象。

• 通过下面代码我们可以知道，构造函数是不可以显示调用的

	//A* p1 = new A;
	A* p1 = (A*)operator new(sizeof(A));
	p1->A(); //不可以显示调用构造

	p1->~A(); //可以显示掉用析构
	operator delete(p1);

所以定位new的存在意义就出现了，因为她可以帮助我们显示调用

	p1->A(); //不支持这样的显示调用构造
	new(p1)A; //对已有空间， 显示调用构造

使用场景：
定位new表达式在实际中一般是配合内存池使用。因为内存池分配出的内存没有初始化，所以如果是自定义类型的对象，需要使用new的定义表达式进行显示调构造函数进行初始化。

• 假设A是自定义类型
• new T[n] 默认是底层内存直接找堆
• 如果从内存池申请n个A对象，如何调用构造初始化？ ->定义new

A* p1 = pool.alloc(sizeof(A));
new(p1)A(10); 
//只有配合内存池场景，才能体现定义new的用处

---

六、常见问题

1. malloc/free和new/delete的区别

malloc/free和new/delete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：

注：内存泄露这一点需要结合后面一点的知识才能完全的解决，那我在这里先玩一个坑咯（捂脸）天哪我已经挖了好多个坑了

内存泄漏非常常见，解决方案分为两种：
1、事前预防型。如智能指针等。
2、事后查错型。如泄漏检测工具。

那么我们就初步的举一个小小的例子

void MemoryLeaks()
{
   // 1.内存申请了忘记释放
  int* p1 = (int*)malloc(sizeof(int));
  int* p2 = new int;
  
  // 2.异常安全问题
  int* p3 = new int[10];
  
  Func(); // 这里Func函数抛异常导致 delete[] p3未执行，p3没被释放.
  
  delete[] p3;
}

---

那么今天的内容到这里就结束咯
各位五一快乐！

点一个赞吧！
拜托这个对我真的很重要QAQ