C++内存管理

C++内存区域划分

【说明】：

1. 栈，存储非静态局部变量/函数参数/返回值等等，栈是向下增长的。
2. 内存映射段是高效的I/O映射方式，用于装载一个共享的动态内存库。用户可使用系统接口创建共享内存，做进程间通信。
3. 堆用于程序运行时动态内存分配，堆是向上增长的。
4. 数据段，存储全局数据和静态数据。
5. 代码段，存储可执行的代码/只读常量。

C++的内存管理方式

C++通过 new 和 delete 操作符进行动态内存管理。

new和delete的使用方式：

void Test()
{
  // 动态申请一个int类型的空间 -- 直接 new 后面接类型，自定义类型也一样
  int* ptr = new int;
  Stack* pst = new StacK;
  
  delete ptr;
  delete pst;
  
  // 动态申请一个int类型的空间并初始化为10
  int* ptr2 = new int(10);  //类型后面接小括号()，是用于初始化
  
  delete ptr2;
  
  // 动态申请10个int类型的空间
  int* ptr3 = new int[3];  //类型后面接中括号[]，是用于创建数组
  int* par = new int[5]{1, 2, 3};  //{}大括号用于数组初始化，部分初始化的数组剩余空间赋值为0
  delete[] ptr3;

//new 类型 和 delete 搭配使用
//new 类型[] 和 delete[] 搭配使用，不要随意乱组合
}

operator new与operator delete函数

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： 内部由malloc 和 malloc检查了空间是否申请成功组成，最终达到以抛异常的形式返回错误信息。即，operator new 是由 malloc 和 抛异常机制 封装而成的一个函数。

operator delete： 也是对 free 的封装。

new和delete的实现原理

内置类型方面：
如果申请的是内置类型的空间，new和malloc，delete和free基本类似，不同的地方是：
new/delete申请和释放的是单个元素的空间，new[ ]和delete[ ]申请的是连续空间，而且new在申请空间失败时会抛异常，malloc失败会返回NULL。

自定义类型方面：
new的原理：

• 先调用operator new函数申请空间
• 再在申请的空间上调用构造函数，完成对象的构造

new = 申请空间 + 调用构造函数初始化

delete的原理：

• 先调用析构函数，完成对象中资源的清理工作
• 再调用operator delete函数释放对象的空间

delete = 调用析构函数清理资源 + 释放空间

new T[N]的原理：

• 调用operator new[]申请空间，实际是在operator new[]中调用operator new函数完成N个对象空间的申请
• 在申请的空间上执行N次构造函数

delete[]的原理：

• 在释放的对象空间上执行N次析构函数，完成N个对象中资源的清理
• 调用operator delete[]释放空间，实际是在operator delete[]中调用operator delete来释放空间

定位new（placement-new）

定位new表达式 是在已分配的原始内存空间中调用构造函数初始化一个对象。即，定位new是手动调用构造函数初始化一个未经初始化的对象，同样这个对象也要通过显示调用析构函数来销毁。

使用格式：

new (p_add) T 或 new (p_add) T(i-list)
  
( p_add是接收动态内存首地址的那个指针，i-list是类型的初始化列表 )

// A 是一个自定义类型

int main()
{
	// p1现在指向的只不过是与A对象相同大小的一段空间，还不能算是一个对象，因为构造函数没有执行
	A* p1 = (A*)malloc(sizeof(A));
	new(p1)A; // 定位new 
	// A是否要传参取决于构造函数是否为默认构造或自己是否想传某个特定值
	p1->~A();  //显示调用析构函数
	free(p1);
	
	A* p2 = (A*)operator new(sizeof(A));
	new(p2)A(10);
	p2->~A();
	operator delete(p2);
	
	return 0;
}

//注意：只有自定义类型成员才能自动调用构造和析构函数
//所有类型的指针都属于内置类型，所以自定义类型的指针的成员不能自动调用
//构造和析构，就需要 定位new 和 显示调用析构函数

使用场景：
定位new表达式在实际中一般是配合内存池使用。因为内存池分配出的内存没有初始化，所以如果是自定义类型的对象，需要使用定位new表达式进行显示调用构造函数进行初始化。