C/C++内存管理

C/C++内存管理

    （1）C/C++内存分布
         栈：存放非静态局部变量/函数参数/返回值等等，栈是自上向下增长的
         堆：用于动态内存分配，堆是自下向上增长的
         数据段：存储全局数据和静态数据
         代码段：可执行代码/只读常量
    （2）new的使用
           // 动态申请一个int类型的空间     
                  int* ptr1 = new int;
           // 动态申请一个int类型的空间并初始化为10     
                  int* ptr2= new int(10); 
            // 动态申请10个int类型的空间     
                  int* ptr3 = new int[3];
                  delete ptr1;     
                  delete ptr2;     
                  delete[] ptr3; 
    （3）malloc/calloc/realloc/free比较
            malloc：   void* malloc (size_t size)
                      这个函数向内存申请一块连续可用的空间，
                      并在申请成功后返回指向这块空间的指针。
                      注意：如果开辟失败就会返回NULL指针，
                            所以malloc返回值一定要做检查
            calloc:   void* calloc (size_t num, size_t size);
                      函数的功能是为 num 个大小为 size 的元素开辟
                      一块空间，并且把空间的每个字节初始化为0
            realloc:  void* realloc (void* ptr, size_t size); 
                      该函数就是调整原地址空间大小
                      ptr 是要调整的内存地址
                      size 就是调整之后的内存大小
                      返回值：就是调整之后的内存的起始位置
                      （原因：因为调整大小如果原来内存空间后面有足够
                      的空间进行扩充就在原有内存之后追加空间，原来
                      空间数据不发生变化；如果原有空间后面没有足够的
                      空间进行扩充，那么就会在堆上另找一个合适大小
                      的连续空间来使用，并且返回一个新的内存地址，拷
                      贝原有空间数据到新的内存，最后释放原有空间）
            free： 释放动态内存
     （4）new和delete的实现原理 
        4.1 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，不同的地方是：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，而且new在申请空间失败时会抛
            异常， malloc会返回NULL。
        4.2 自定义类型 
             new的原理 1. 调用operator new函数申请空间 
                                2. 在申请的空间上执行构造函数，完成对象的构造    
             delete的原理 1. 在空间上执行析构函数，完成对象中资源的清理工作

                                    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                        

（5）malloc/free和new/delete的对比
         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:1. malloc和free是函数，new和delete是操作符 
                          2. malloc申请的空间不会初始化，new可以初始化 
                         3. malloc申请空间时，需要手动计算空间大小并传递，
                            new只需在其后跟上空间的类型即可 
                         4. malloc的返回值为void*, 在使用时必须强转，new不需
                            要，因为new后跟的是空间的类型 
                         5. malloc申请空间失败时，返回值是NULL，因此使用时必
                            须判空，new不需要，但是new需要捕获异常 
                         6. 申请自定义类型对象时，malloc/free只会开辟空间，
                            不会调用构造函数与析构函数，而new在申请空间
                            后会调用构造函数完成对象的初始化，delete在释
                            放空间前会调用析构函数完成空间中资源的清理 
                         7. new/delete比malloc和free的效率稍微低点，因为new/delete
                           的底层封装了malloc/free