C/C++动态内存管理

C/C++动态内存管理

1. C: malloc、calloc、realloc、free
2. C++：new\delete、new[]\delete[]
3. malloc/free与new/delete
4. 实现NEW_ARRAY/DELETE_ARRAY宏，模拟new[]/delete[]申请和释放数组。
5. operate new/operate delete

malloc、calloc、realloc、free

• void* malloc(size_t size) 在内存堆空间中申请一块固定大小的空间，返回起始位置指针，没申请到返回NULL。
• void* calloc (size_t num, size_t size)在内存中申请 个数*类型大小 的数组空间，返回\~\~同上\~\~
• void* realloc(void* memblock, size_t size) 将所传指针指向的空间调整为指定大小，返回新空间起始位置。
• free 释放所指空间。
• malloc、calloc、realloc要分别与free组合使用，避免内存泄漏；要将返回的指针进行强制类型转换。

new\delete、new[]\delete[]

• new TYPE 在内存中申请一块 TYPE 类型大小的空间，返回相应类型的指针。并调用构造函数初始化，可以跟 () 传参初始化。
• delete P 自动识别 *P 类型，调用析构函数并释放该空间，与new匹配使用。
• new TYPE[N] 在内存中申请 N 块 TYPE 类型大小的空间，返回 TYPE 型的指针。并调用N次构造函数初始化，悄悄告诉大家：可以跟 {} 传参初始化。
• delete[] P 自动识别 *P 类型，由编译器识别并调用 N 次析构函数并释放该空间，与 new[] 匹配使用。
  

malloc/free与new/delete

• 都是动态内存管理入口
• malloc/free是C/C++库函数，new/delete是C++操作符
• malloc/free只负责申请/释放空间，new/delete还要调用构造/析构函数
• malloc 使用时要自己计算空间大小，返回 void* 指针，使用指针要自己强转；new 会自己计算空间大小，返回相应类型指针

实现NEW_ARRAY/DELETE_ARRAY宏，模拟new[]/delete[]申请和释放数组。

• 先看代码

  #define NEW_ARRAY(P, TYPE, N) \
    do{                                                 \
        int* P_NEW = (int*)malloc(sizeof(TYPE)*N + 4);  \
        ((int*)P_NEW)[0] = N;                           \
        P = (TYPE*)(P_NEW + 1);                         \
        int I_NEW = 0;                                  \
        for (; I_NEW < N; I_NEW++)                      \
            new(P + I_NEW)TYPE;                         \
    } while (false);

#define DELETE_ARRAY(P, TYPE) \
    do{\
        int n = *((int*)P - 1); \
        while (n--)\
        (P[n]).~TYPE(); \
        free((int*)P - 1); \
    } while (false);

• do{}while(false) 是为了生成一个局部域，定义和使用临时变量，避免变量重定义。
• 在前面多申请四字节空间保存一个 int 型变量，记录数组元素个数。

operate new/operate delete

• operate new/operate delete的作用和 malloc/free 的作用完全相同，只是申请或释放空间。
• new/delete 是通过 operate new/operate delete 来申请/释放空间的。
• operate new/operate delete 事实上只是 malloc/free 的一层封装。