C++中new和delete的实现

• new和delete的实现
  
  

new
Class* pc = new Class(2,1); //即new等价于malloc + 构造函数;
等价于
void* mem = operator new(sizeof(Class)); //分配内存;相等于malloc
pc = static_cast<Class*>(mem); //类型转换;
pc->Class::Class(2,1); //pc调用构造函数，pc相当于this;

delete
string* s = new string("hello");
delete s; /*即等价于析构函数 + free(s);最终结果是释放了“hello”和s指向的string对象中的所有数据成员（即char* m_data）*/
等价于
string::~string(s); /*析构函数;上图中未给出string类的析构函数的实现，具体实现为释放s指向的string对象的数据成员指向的“hello”的内存;*/
operator delete(s);/*此函数底层调用的free(s)，释放s指针指向的对象内存（此处s指向的是是仅有一个指针成员的string对象，因此free(s)会释放该指针数据成员本身的内存（即释放指针s指向的指针char* m_data）;*/

• new一个对象到底获得了多大内存
  以下讨论均为在编译器VC内的情况，可能不同编译器有些许区别；

Complex* p1 = new Complex(2,1); //此类内有两个double数据成员,共占4*2 = 8bite;若class Complex含有虚函数，则一个Complex对象大小是8 + 4 = 12bite;
String* p2 = new String("lixu");//此类只有一个指针数据成员char* m_data,占4bite;同上，若class String含有虚函数，则一个String对象大小为4+4=8bite;

1. 类Complex只有一个指针数据成员，占4bite，即图中绿色部分是我们本意想要获得的内存；
2. 上下各有一块红色的4字节的16进制cookie用于告知操作系统，cookie中间夹着的内存（包括红色内存块在内）是否被分配出去；最后两位16进制代表分配的总内存大小，由于一定是16的倍数，因此最后一位必定为0.所以可以用最后一位为1来表示内存已经分配出去，则操作系统不能再使用这块内存；若delete之后，该位变成0，则操作系统知道这块内存现在可以被重新使用或被覆盖等等;如第一个为41，代表内存大小为64，且这块内存被分配出去了;
3. 在调试模式下，（32位操作系统下）还会有灰色的：上面8块4bite内存，下面有一块4bite内存，即多出32+4；
4. 若以上三者总内存不是16的倍数，则在绿色部分下面用蓝色部分补齐（一块4bite）；
   

• 数组

Complex* p1 = new Comples[3];
delete [] p1; /new []，则delete[];

String* p2 = new String[3]; 
delete [] p2;

5. 相比上图中的new单个变量，new数组的话，在我们本意需要分配的那块内存上面，还需多分配4bite的int值，用于存该数组的元素个数；如下面中第一个白色的3代表分配了3个Complex；操作系统就知道下面的6块double是代表3个元素；则在delete[ ] p1时，调用三次析构函数（delete的底层实现是析构函数+free）,每次释放一个元素；
6. 上下的51h,31h等，意思和上图一样，代表分配的内存大小，1代表内存被分配出去了；末尾的h代表hex16进制；
   
7. 对于下图的String来说，因为它的数据成员为一个指针，因此如果不加[ ]，直接delete p1的话，编译器只知道调用一次析构函数，则只把数组的第一个成员指向的字符串释放了（即数组中第一个指针指向的内存释放掉了，并不知道数组还有别的指针）；接下来的operator delete（即底层的free）操作会根据上下的cookie中保存的整个内存块的大小，释放掉包括cookie在内的整块内存（即也成功释放掉了new获得的3个指针成员本身），但除了第一个指针以外，其余指针指向的内存都没有被释放！造成内存泄漏；即即使new[ ]搭配delete，由于内存中记录了元素个数，所以这些元素本身都会被释放掉，只是当元素本身存储的是指针（指向动态分配的内存的话），这些动态分配的内存只会被释放一块，后面的内存泄露；
   但对于Complex来说，因为它的数据成员为两个double而不是指针，所以即使不加[ ]，直接delete p2的话，最终的结果也是没问题的；但好的习惯还是无论数组成员含不含指针，new[ ] 一定要搭配delete[ ]防止泄露；
   

• 具体解析见最后一点有关new和delete的解析