详析new/delete内存分配与释放的内部工作流程

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本文详细剖析了C++中new和delete操作符用于内存分配和释放的工作原理，包括内存泄漏问题、内存分配过程、以及array new的特性。通过示例代码解释了new如何调用构造函数，delete如何调用析构函数，并探讨了内存区块的对齐方式和cookie的作用。同时，文章强调了在使用array new分配数组时，必须配合array delete释放，以避免特定类型的内存泄漏问题。

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1. 示例类

提供一个精简版的复数类和一个精简版的字符串类用来演示。
示例类中函数均取自C++标准库。

复数类：

#include <iostream>
#include <thread>
#include <map>
using namespace std;
//复数类
class Complex
{
   
public:
    /*
    提供默认构造函数，采用初始化列表方式，构造函数执行有两个执行阶段
    1. 初始化阶段 2.函数体内部赋值阶段（按执行时间排序）
    在给成员变量进行赋值时最好采用初始化列表的方式，而不是采用构造函数体内部赋值方式
    Complex(double re = 0, double im = 0) 
    {
        m_re = re; m_im = im; //这样的方式当然也可行，但是浪费了一次初始化值的机会。
    };
    如果采用构造函数体内部方式相当于错过了初始化阶段。
    */
    Complex(double re = 0, double im = 0) :m_re(re), m_im(im) {
   };
    Complex& operator+=(const Complex& r) 
    {
   
        m_re += r.m_re;
        m_im += r.m_im;
        return *this;
    }
    /*
    * 对于函数体内部不需要更改数据的函数，最好在后面加上const。
    * 例如const Complex c这种使用场景，如果函数real()、imag()不加const
    * 编译器在看到const Complex c时一定认为c是不会改变数据的，但是调用real()/imag()函数时没有const
    * 编译器又以为要修改数据，这个是不好的做法。
    */
    double real() const {
    return m_re; }
    double imag() const {
    return m_im; }
//对于所有的数据，最好采用private保护起来，如果外部需要访问数据提供外部接口即可。
private:
    double m_re;
    double m_im;
};

/*
对于重载的操作符，可以采用成员函数的方式也可以采用全局函数的方式。
此处采用全局函数的考量是因为如果采用成员函数，那么只能计算Complex类之间相加。
但实际上复数可以和实数加，实数并不属于Complex类，所以如果设计为成员函数operator+，那么功能会被有所限制
*/
Complex operator+(const Complex& x, const Complex& y)//复数+复数
{
   
    return Complex(x.real(