C++内存管理

一.内存分布

1. 栈：又叫堆栈，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. 堆：用于程序运行时动态内存分配，堆是可以上增长的。
3. 数据段：存储全局数据和静态数据。
4. 代码段：存储可执行的代码/只读常量

二.动态内存管理方式

1. c语言内存管理

使用malloc、calloc、realloc、free

void Test()
{
    char* str1 = (char*)malloc(10);
    char* str2 = (char)calloc(5, 1);
    char* str3 = (char*)realloc(str2, 20);

    free(str1);
    free(str3);
}

malloc：向堆申请一块连续的大小为10 字节的空间

calloc：为5个大小为sizeof(char)的元素开辟空间，并把空间每个字节都初始化为0

realloc：为str2重新申请大小为sizeof(char)*20字节的空间，如果str2空间后有足够空间，则在原有空间后追加新增空间；如果没有足够可用空间，则在堆中其他地方开辟连续的空间，并将原空间的数据拷贝过来，然后释放原空间。

free：释放动态开辟的空间

2. C++内存管理

a. 内置类型

c++兼容c语法，但为了使用更加方便，提出自己的内存管理方式：用new和delete操作符进行动态内存管理

void Test()
{
	//申请1个int的空间
	int* p1 = new int;
	//申请1个int空间，初始化为10
	int* p2 = new int(10);
	//申请10个int空间
	int* p3 = new int[10];
    
	//C++11支持{}初始化，C++98不支持
	int* p4 = new int[10]{2022,9,10};

	delete p1,p2;
	delete[] p3,p4;
}

单个元素的申请和释放，使用new和delete操作符。

连续空间的申请和释放，使用new[]和delete[]。需要匹配使用。

b. 自定义类型

对于自定义类型，new会调用构造函数，delete会调用析构函数，而malloc与free不会 ，但都会在堆上开辟空间。

new开辟空间，申请失败会抛异常。malloc申请空间，需要检测返回值，失败返回空指针。

三.new 和 delete的实现原理

1. operator new函数

new是用户进行动态内存申请的操作符，new在底层调用operator new()全局函数来申请空间，在operator new函数体中，是使用malloc() 来申请空间。

用operator new来封装malloc的做法，主要是为了实现申请失败会抛出异常（bad_alloc）。

new 底层先调用operator new()，然后再调用自定义类型的构造函数()

2. operator delete函数

delete是用户进行动态内存释放的操作符，delete在底层调用operator delete()全局函数来释放空间，operator delete 最终也是通过free来释放空间

delete先调用自定义类型的析构函数()，再调用operator delete()

3. new []与delete[]

new []，实际上是调用operator new[] ()函数，在operator new[] ()函数中n次调用operator new()函数来申请空间。然后对于自定义类型，会调用n次构造函数

delete[] , 对于自定义类型先调用n次析构函数，然后再调用operator delete[] ()函数，实际在operator delete[]中调用operator delete()来释放空间

四.定位new 表达式

• 语法：new(address) type
• 功能：在已经申请好的空间处，调用type类的构造函数，进行初始化。

例:

//malloc只进行空间的申请
A* a = (A*)malloc(sizeof(A));

//定位new：调用A类的构造函数，完成初始化
new(a) A(9);

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