[c++]动态分配内存和内存泄漏

动态分配内存

1. new 和 delete

函数原型：
void *operator new(size_t); //allocate an object
void *operator delete(void *); //free an object

1.1 new和delete的运行机制（单个对象）

以类A为例：

class A
{
public:
    A(int v) : var(v){
        fopen_s(&file, "test", "r");
    }
    ~A(){
        fclose(file);
    }
private:
    int var;
    FILE *file;
};

当我们用new创建一个A类的指针数组时，new返回的是指向内存空间的A类型的指针

class *pA = new A(10);

背后完成的工作是

new的工作有以下几点：

1. 由于A类的大小是8 Bytes（参考《深入C++对象模型》），那么new函数就会开辟一个8 Bytes的地址空间，但内存空间没有初始化和类型化
2. 对内存空间进行类对象的初始化。调用构造函数，给private基本变量赋值，指针变量指向对应位置
3. 返回对象指针

当我们用delete释放掉类对象的时候

delete pA;

背后完成的工作是：

delete的工作有以下几点：

1. 调用指针所指向对象的析构函数，对打开的文件进行关闭
2. 通过调用delete库函数来释放掉该对象的内存空间，传入的参数是指针pA，也就是对象的地址

1.2 用new type[]和delete []申请和释放数组

1.申请和释放基本数据类型的数组空间


这里会发现，创建数组和创建单个对象的不同，这里new 和 delete变成了:
type *name = new type[ ];
delete [] name;

在上面的例子中，释放string类型数组空间时实际上先为10个string对象分别调用析构函数，再释放掉为10个string对象所分配的所有内存空间；而释放int类型数组空间时，因为int是内置类型不存在析构函数，所以直接释放掉了为10个int类型变量分配的所有空间。

因此，非内置类型数据用new type[] 来动态分配内存时，必须保存数据的维度，以确定在析构时需要调用对象析构函数的次数。C++的做法是在分配数组空间时在前面多分配了4 Bytes 大小的空间，专门保存数组的维度，在delete的时候根据数据维度调用析构函数，最后再释放所有内存空间。

以创建pA类对象数组为例说明 Type *name = new Type[] 和 delete[] name的运行机制
首先为对象数组分配内存空间：

class A *pAa = new A[3];

背后的工作是：

当我们释放对象数组的内存空间时：

delete [] pAa;

背后的工作是：

正如前面所说：依次为数组中每个对象调用析构函数，调用析构函数的总次数是由调用new库函数时开辟的内存空间的前4 Bytes 中保存的数据决定的；调用delete[] name 库函数时，其参数不是指针name的值(也是第一个数组元素的地址)，而是这个地址值减去4 Bytes

1.3 内存泄漏

2. malloc 和 free

1. 头文件是#include，函数声明为:

void* malloc(size_t size);

2. 参数size_t size表示动态内存分配空间的大小，以字节为单位。
3. malloc()函数的返回值是一个指针，或者说是分配后内存空间的首地址.
4. 如果malloc()函数申请空间成功则返回一段内存空间的首地址，失败则返回NULL
5. 返回指针类型需要强制类型转换（有安全隐患）

int *p = (int *) malloc(sizeof(int));

6. 在使用malloc()函数申请的空间之前，最好用memset()函数把这段内存空间清理一下。malloc智能保证内存空间的大小，无法保证是否有垃圾数据
7. malloc和free要配对使用，否则会内存泄漏

案例：

//0.包含头文件
//1.定义一个char* 指针变量p，并分配10个字节内存空间(字符数组)
char *p = (char *)malloc(sizeof(char));

//2.将字符数组中的内容全部修改为0
memset(p, 0, 10 * sizeof(char));

//3.复制一段字符串到p指向的数组空间(长度要比所分配的内存小)
strcpy(p, "hello ");

//4.用realloc扩充p指向的内存空间
p = (char*)realloc(p, 20 * sizeof(char));

//4.在原字符串后面再拼接一段字符
strcat(p, "world");

//5.释放空间
free(p);

3.new/delete 和 malloc/free的区别

其他（与上文提到的有重复）：

1. new、delete是C++中的操作符(关键字)，通过特定的语法可以组成表达式。malloc和free是标准库函数。
2. malloc free是库函数，不是运算符，不在编译器控制范围之内，不能够自动调用构造函数和析构函数。mallloc只是为变量分配了内存，free只是释放变量的内存。
3. new在为对象申请分配内存空间时，可以自动调用构造函数，同时也可以完成对对象的初始化。同理，delete也可以自动调用析构函数。
4. new返回的是指定类型的指针，并且可以自动计算所申请内存的大小；malloc需要我们计算申请内存的大小，并且在返回时强行转换为实际类型的指针。
5. new从自由存储区分配内存；malloc从堆上分配内存。
6. 与malloc、free相比，new、delete不仅能动态分配内存空间，而且会调用构造函数、析构函数对对象进行初始化和销毁。

参考文献：
C/C++——C++中new与malloc的10点区别
C++读书笔记—malloc()函数的注意点及使用示例