C/C++内存管理的底层调用逻辑

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本章内容：《C/C++内存管理的底层调用逻辑》的介绍✨

C/C++内存分布

1. 栈又叫堆栈–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，堆是可以上增长的。
4. 数据段–存储全局数据和静态数据。
5. 代码段–可执行的代码/只读常量。
   

C语言中动态内存管理方式

malloc / calloc / realloc / free
C语言动态内存管理

void Test ()
{
	int* p1 = (int*) malloc(sizeof(int));
	free(p1);
	// 1.malloc/calloc/realloc的区别是什么？
	int* p2 = (int*)calloc(4, sizeof (int));
	int* p3 = (int*)realloc(p2, sizeof(int)*10);
	// 这里需要free(p2)吗？
	free(p3 );
}

C++中动态内存管理

C语言内存管理方式在C++中可以继续使用，但有些地方就无能为力，而且使用起来比较麻烦，因此C++又提出了自己的内存管理方式：通过new和delete操作符进行动态内存管理。

new关键字+类型
释放使用delete
后面加[ ]是开多大的内存
后面加（）是初始化

void Test()
{
	  // 动态申请一个int类型的空间
	  int* ptr4 = new int;
	  
	  // 动态申请一个int类型的空间并初始化为10
	  int* ptr5 = new int(10);
	  
	  // 动态申请10个int类型的空间
	  int* ptr6 = new int[10];
	  delete ptr4;
	  delete ptr5;
	  delete[] ptr6;
}

注意：申请和释放单个元素的空间，使用new和delete操作符，申请和释放连续的空间，使用new[]和delete[]，注意：匹配起来使用。

数组初始化要用{}
如果没有完全初始化，后面会初始化成0

C语言malloc是纯粹的开空间，那么C++不仅可以开空间还可以调用构造函数初始化

C++开空间如果失败了，要求抛异常和C语言的处理方式截然不同。
try&catch捕获对象（后期详细讲解）

在申请自定义类型的空间时，new会调用构造函数，delete会调用析构函数，而malloc与
free不会。

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。

new是调用operator new，operator new调用malloc开辟空间，并且开辟空间失败抛异常。
new是先调用operator new再调用构造函数。

delete 先调用析构函数，再调用operator delete释放空间。

new和delete的实现原理

内置类型：
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会返回NULL。
自定义类型：

• new的原理

1. 调用operator new函数申请空间。
2. 在申请的空间上执行构造函数，完成对象的构造。

• delete的原理

1. 在空间上执行析构函数，完成对象中资源的清理工作。
2. 调用operator delete函数释放对象的空间。

• new T[N]的原理

1. 调用operator new[]函数，在operator new[]中实际调用operator new函数完成N个对象空间的申请。
2. 在申请的空间上执行N次构造函数。

• delete[]的原理

1. 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。
2. 调用operator delete[]释放空间，实际在operator delete[]中调用operator delete来释放空间。

定位new表达式(placement-new)

定位new/replacement new。
显示调用构造函数。
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。
使用格式：
new (place_address) type或者new (place_address) type(initializer-list)
place_address必须是一个指针，initializer-list是类型的初始化列表

我们知道调用构造函数取决于编译器，不是我们想调用就调用的，在对象实例化的时候编译器会去调用构造函数，因为是特殊函数。

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new的定义表达式进行显示调构造函数进行初始化。

malloc不会调用构造函数，所以这里我们定位new调用构造函数