C++内存管理

一、内存区域

内存区域主要可以划分为四个区域：代码区、数据区、栈区、堆区。

代码区（常量区）：存放函数体的二进制代码，这部分由操作系统进行管理。当程序运行结束后，这个区域会被释放。代码区是只读的，以防止意外修改代码。

数据区（或称为全局区、静态区）：存放全局变量和静态变量以及常量。

栈区：由编译器自动分配和释放，主要存储函数的参数值、局部变量等。

堆区：由程序员分配和释放（如使用malloc、free、new、delete等函数）。

 简单来说，就是全局变量和静态变量存放在数据区，普通的变量在栈区，通过malloc、new申请的在堆区，可执行代码和可读常量在代码区。

接下来举几个容易混淆的例子来说明：

 

在这个例子中，a是全局变量，b是静态变量，所以它们在数据区，p、pc、arr很容易知道在栈区，那*p、*pc、*arr呢？

*p在堆区，因为是malloc出来的；*pc在代码区，我们要知道const char* pc实际上是针对所指向的内容，即*pc不可修改，既然*pc不可修改便是在代码区；*arr在栈区，指向栈区中的数组内容。

二、new/delete运算符

在C语言中我们向堆区申请空间是通过malloc来实现的，释放内存是通过free来实现的。而在C++中，提供了一个运算符new和delete来实现。

我们先来看看这两个运算符的用法：

int* pn = new int；//申请

delete pn；//释放

在C语言中我们需要写要申请的空间的字节数，但是在C++中就没有那么麻烦了，写类型就可以了，在上面两个语句中，便是申请了四个字节的空间并释放 。

对于基本数据类型数组的动态生成和释放：

int* parray = new int[size]；//size根据需要的大小来写

delete [] parray；

 需要注意的是，要成对地写，否则可能会出错。

我们使用new来开辟空间时也是可以初始化的：

例如：

int* pn = new int（5）； //初始化为5

int* parray = new int[10] {1，2，3，4，5}；//与C语言中数组初始化类似，未给出的默认为0

对于基本数据类型，malloc与new并无太大差别，但是对于自定义类型差别就很大了。 

malloc只会分配内存，并不会初始化，但是new在分配内存的同时会调用构造函数初始化；在释放内存时，delete也会先调用对象的析构函数，然后再释放

 举个例子来看：

class A
{
private:
	int _a;
public:
	A(int x = 0)
		:_a(x)
	{}

};

int main()
{
	A* p = new A;
	delete p;
	return 0;
}

通过调试也可以看到确实走了构造函数，最后初始化为0了。 

malloc和new还有一点不同，使用new操作符时，如果申请内存失败了，会抛出异常，就避免了malloc时自己写if语句来检查。（下图来自文心一言）

new和delete是用户进行动态内存申请和释放的操作符，operator new和operator delete是系统提供的全局函数，new在底层调用operator new全局函数来申请空间，delete在底层通过operator delete全局函数来释放空间。

operator new和operator delete实际上与malloc和free是相同的。

可以理解为new = operator new（malloc）+构造函数，delete = operator delete（free）+析构函数。