动态内存管理（C语言和C++中）

一、 C语言动态内存管理

1.堆上开辟空间（malloc,calloc,realloc）

首先了解一下三者的函数原型。

void *malloc(size_t size); 

   malloc()在内存的动态存储区中分配一块长度为size字节的连续区域。参数size为需要的内存空间的长度，返回该区域的地址。并且没有初始化内存的内容,因此基本上malloc之后,调用函数memset来初始化这部分的内存空间.如果由malloc()函数分配的内存空间原来没有被使用过，则其中的每一位可能都是0;反之, 如果这部分内存曾经被分配过,则其中可能遗留有各种各样的数据.也就是说，使用malloc()函数的程序开始时(内存空间还没有被重新分配)能正常进行,但经过一段时间(内存空间还已经被重新分配)可能会出现问题.

void *calloc(size_t nmemb, size_t size); 

    calloc()与malloc()相似，参数size为申请地址的单位元素长度，nmemb为参数个数。将初始化这部分的内存,设置为0.如果你是为字符类型或整数类型的元素分配内存,那么这些元素将保证会被初始化为0;如果你是为指针类型的元素分配内存,那么这些元素通常会被初始化为空指针;如果你为实型数据分配内存,则这些元素会被初始化为浮点型的零.

void *realloc(void *ptr, size_t size);

     realloc()是给一个已经分配了地址的指针重新分配空间，参数ptr为原有的空间地址，newsize是重新申请的地址空间。realloc可以对给定的指针所指向的空间进行扩大或缩小，原有的内存中的内容将保持不变。realloc并不保持调整后的内存空间和原来的内存空间保持同一内存地址，返回的指针很可能指向新的地址。

    realloc是从堆上分配内存的.当扩大一块内存空间时，realloc()试图直接从堆上现存的数据后面的那些字节中获得附加的字节，如果能够满足，自然天下太平；如果数据后面的字节不够，问题就出来了，那么就使用堆上第一个有足够大小的自由块，现存的数据然后就被拷贝至新的位置，而老块则放回到堆上.这句话传递的一个重要的信息就是数据可能被移动.

    堆上的内存需要用户自己来管理，开辟空间后记得用free()来释放空间，否则会发生内存泄漏。

2.栈上开辟空间（_alloca）

void * __cdecl _alloca(size_t);

     由于是在栈上开辟内存，而栈上开辟的内存由编译器自动维护，不需要用户的显示释放，所以就存在了一些问题。如果作为返回值传给另外的函数时，由于函数调用会及时的释放栈上的空间，所以在作为返回值传入时，空间早已释放，就会出现错误。

二、 在C++中使用C库函数申请内存什么情况下会出问题？

        我们知道C++中是可以使用C库中的函数的，但是C++中又新增了很多C语言中没有的，比如申请内存，通常在C++中申请内存用new，与之相应配对使用的是delete来释放内存，两者并不是C库的函数，而是C++的运算符，那么问题来了，为什么可以用C库函数来申请内存还需要new和delete运算符呢？？

       原因在于在C++中申请对象空间时，往往会调用构造函数和析构函数，这是编译器自动调用的，而malloc是C库函数，不在编译器的控制权限内，所以不能强行把调用构造函数和析构函数的任务分配给它，所以才需要new和delete运算符，并且malloc和free配对使用，两者不能混搭操作。

三、 C++是如何进行动态内存申请的？

     C++中可以使用C库函数来开辟堆上的空间，也可以使用new和delete来开辟空间。简单介绍一下使用方法

    int  *p1=new int;   它表示开辟了一个整形大小的空间

    Int  *p2=new int(3);    它表示开辟了1个大小的整形空间,并且赋值为3

    int  *p3=new int[3];    它表示开辟了3个大小的整形空间

    同时配对使用它们的释放运算符

     delete(p1);

     delete(p2);

     delete[]p3;

千万要注意各个运算符的配对使用，否则会发生错误的。

四、剖析new、delete、new【】、delete【】的原理

  new-->operator new（使用new运算符时，其实会跳转到operator new函数）--->在函数体内再利用malloc申请空间----->再调用构造函数--->返回开辟的首地址。

 delete-->operator delete（使用delete运算符时，其实会跳转到operator delete函数）----->再调用析构函数--->在函数体内再利用free释放空间。

  new[count]-->operator new[count]（使用new[]运算符时，其实会跳转到operator new[count]函数）--->在函数体内再利用malloc申请空间----->再调用构造函数(call count次)--->返回开辟的首地址。

  delete[]-->operator delete[]（使用delete[]运算符时，其实会跳转到operator delete[]函数）----->再调用析构函数（call count次）--->在函数体内再利用free释放空间。

五、总结new/delete、new[]/delete[]、 malloc/free之间的区别

    1. 先说一下new/delete和malloc/free的区别

（1）malloc与free是C++/C语言的标准库函数。new/delete是C++的运算符。它们都可以申请动态内存和释放内存。

（2）对于非内部数据类型的对象而言，用malloc/free无法满足动态对象的要求（对象在创建的同时要自动执行构造函数，对象在消亡之前要自动执行析构函数）。

（3）由于malloc/free是库函数而不是运算符，不在编译器控制权限之内，不能够把执行构造函数和析构函数的任务强加于malloc/free。因此，C++语言需要可以完成动态内存分配和初始化工作的运算符new，以及一个能完成清理与释放内存工作的运算符delete。

（4）都是在堆(heap)上进行动态的内存操作。用malloc函数需要指定内存分配的字节数并且不能初始化对象。new会自动调用对象的构造函数。

delete 会调用对象的destructor，而free 不会调用对象的destructor。

2.new/delete和new[]/delete[]的区别

而new[count]则需要多开辟4个字节来存放count

六、在底下查下什么是内存泄露，内存泄露有什么危害？如何检测程序是否存在内存泄露？有什么工具

    https://baike.baidu.com/item/%E5%86%85%E5%AD%98%E6%B3%84%E6%BC%8F/6181425?fr=aladdin

https://blog.csdn.net/foreverhuylee/article/details/37922981

设计一个类，该类只能在堆（栈）上创建

https://blog.csdn.net/wenqiang1208/article/details/75195276

设计一个类，只能创建一个对象

https://blog.csdn.net/liuchenglong1026/article/details/40039267