【C++】内存管理

首先，了解一下C / C++的内存分布，C/C++中程序内存区域一共划分为六段：

1. 内核空间：程序内存一般为4G，1G为内核空间这个区域用户不能读写，3G为用户空间时用户可以操作的；
2. 栈：一般存储非静态局部变量，函数参数，返回值等，由上向下增长；
3. 内存映射段：装在一个共享的动态内存库，用户可以使用系统接口创建共享内存，做进程间通信；
4. 堆：用于保存动态内存分配的变量，如:malloc, new创建的变量都是保存在堆上，堆时自下而上存储；
5. 数据段：保存全局数据，静态成员。如：static成员
6. 代码段：可执行代码保存的地方，还有只读常量也保存在代码段，如：字符串常量。

C中的内存管理方式：
在C语言中，有一些库函数可以实现内存管理：

int* p1 = (int*) malloc (sizeof(int)*4);
//开辟4个int大小的空间，只开辟，不初始化
int* p2 = (int*) realloc(p1, sizeof(int)*10);
//将空间调整成10个int大小的空间，如果比原空间小，就在原空间基础上
//减小空间，如果比原空间大，判断后续空间是否足够，不足够就重新开辟空间，把原空间内存拷贝过去
//如果足够，就在原空间的基础上扩容空间
int* p3 = (int*) calloc(4, sizeof(int));
//开辟4个int空间，并按位初始化为0，即开辟空间同时初始化
free(p1);free(p2);free(p3);
//开辟的所有空间在用完之后必须释放，不然会导致内存泄漏

C++内存管理方式：
new / delete操作符在C++中进行开辟内存和释放内存的工作。
对于内置类型而言，new 和 delete 与malloc 和 free类似。

int* a = new int;
//申请一个int类型空间
int* b = new int(10);
//申请一个int类型空间，并初始化为10
int* c = new int[10];
//申请10个连续int类型空间
delete a, b;
delete[] c;
//释放连续空间

如果创建多维数组，就得一维一维创建，并且由最后创建的向第一个创建的依次释放，以二位数组为例：

int **array
// 假定数组第一维长度为 m， 第二维长度为 n
// 动态分配空间
array = new int *[m];
for( int i=0; i<m; i++ )
{
    array[i] = new int [n]  ;
}
//释放
for( int i=0; i<m; i++ )
{
    delete [] arrary[i];
}
delete [] array;

对于自定义类型而言，new会调用这个类的构造函数来创建对象，delete会调用这个类的析构函数来释放对象。
需要注的是在使用new[ ]创建连续多个对象的时候，类中必须有默认构造函数。
operator new 和 operator delete
operator new 和 operator delete是系统提供的全局函数，
new 和 delete的底层其实就是调用operator new 和 operator delete函数。
operator new 相当于一个封装好的malloc + 异常，实际上还是使用malloc开辟空间。
operator delete 相当于封装了free。
由此，可以看出若是使用 new 和 delete操作符，将其步骤层层深入相当于：
new -> operator new -> malloc + 异常 -> 构造函数(自定义类型)
delete -> 析构函数(自定义类型) -> operator delete -> free
不同的是，如果是自定义类型，new会先开辟空间然后调用构造函数初始化，delete会先调用析构函数清理资源，然后调用free释放空间。
new定位表达式
显示调用构造函数初始化空间，先申请空间再显示调用构造函数，常用与内存池配合使用。

new（地址） 类型     //前面需要已经开辟空间

这边就得提一下内存池，首先，内存池是什么？
内存池是一个对象池，我们使用内存对象之前，先申请分配一定数量的内存块留作备用。当有新的内存需求时，就从内存池中分出一部分内存块，若内存块不够再继续申请新的内存，当不需要此内存时，重新将此内存放入预分配的内存块中，下次继续使用，这样合理的分配回收内存使内存分配效率得到提升。
为什么会有内存池？？
由于我们每次使用new申请的内存大小不定，频繁的申请就会产生大量的内存碎片，而且频繁的分配和释放内存会降低性能，因为对象的析构和构造都需要时间，
关于内存泄漏
内存泄漏就是一块内存不再使用了，却没有及时释放。系统失去了对这段内存的控制，造成内存的浪费。
内存泄漏分为两种：

1. 堆内存泄漏
   常见的就是使用 malloc new 等从堆中分配内存的时候，用完之后没有及时的free 或 delete。导致这部分空间无法再使用。
2. 系统内存泄漏
   程序使用系统分配的资源，比如：套接字，文件描述符，管道等没有使用对应的函数释放掉，导致系统资源的浪费，严重可导致系统效能减少，系统执行不稳定。
   如何避免和解决内存泄漏？
   有良好的编程习惯，严谨的思维；采用RAII思想或者智能指针，使用内存泄漏检测工具。