C++ new/delete的使用

1.虚拟地址空间

可执行程序（进程）的虚拟地址空间：

内核：操作系统

栈区：函数的形参，非静态的局部变量，函数现场保护数据等等，栈是向下增长的，栈顶是低地址，栈底是高地址，存储结构为"先进后出"，栈区是一块连续的内存区域。

共享库的内存映射区域：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。

堆区：用于程序运行时动态内存分配，堆是向上增长的，堆内存的特点是"先进先出，后进后出"，堆区是不连续的内存区域。

数据段：存储全局数据和静态数据，分为.bss和.data。

代码段：可执行的程序（机器指令）和常量数据。

2.new

new就是告诉计算机开辟一段新的空间,new开辟的空间在堆(Heap)上。new和一般的声明不同,一般声明的变量(函数内)在存放在栈上，new 负责在堆区heap 中找到一个足以满足要求的内存。

new在堆区上创建一个对象的时候,它实际做了三件事:（1）动态分配内存空间；

（2）调用构造函数；

（3）返回正确的指针

若创建的是简单类型的变量,那么第二步就会被省略。

new还有另外一种变体，被称为定位new 运算符，能够指定使用具体的内存位置。可以用这个特性来设置其内存管理章程，处理需要通过特定地址进行访问的硬件或在特定位置创建对象。

3.new的基本用法

（1）对于基本数据类型new的用法如下：

cpp 复制代码

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
	//对于基本数据类型new的用法如下：
	int a = 5;
	int* p = new int(20);//使用new创建对象
	delete p;//new和delete必须对应使用，new创建一个对象，delete就要释放一个对象
	p = NULL;//释放之后将指针置为NULL，防止出现 失效指针
	int* p1 = new int[30];//使用new创建对象数组
	delete[]p1;//new创建一个对象数组，delete就要释放一组对象
	p1 = NULL;释放之后将指针置为NULL，防止出现 失效指针
	return 0;
}

（2）对于类类型new的用法如下：

cpp 复制代码

class A
{
public:
	A(int i = 0) {}
	~A(){}
};
int main()
{
	A* p = new A(20);//使用new创建对象，把20给了i，相当于在new的时候把20直接给到了new出来的空间里面
	delete p;//new和delete必须对应使用，new创建一个对象，delete就要释放一个对象
	p = NULL;//释放之后将指针置为NULL，防止出现 失效指针
	A* p1 = new A[20];//使用new创建一个对象数组
	delete[]p1;//new和delete必须对应使用，new创建一个对象数组，delete就要释放一组对象
	p1 = NULL;//释放之后将指针置为NULL，防止出现 失效指针
	return 0;
}

对于基本数据类型：

使用new仅仅为对象在堆上分配了空间；

使用delete仅仅在使用完对象之后释放了这个对象的空间。

对于类类型：

使用new不仅仅为对象在堆上分配了空间，而且还调用了A的构造函数，生成了这个对象；

使用delete调用了析构函数，在使用完对象之后释放了这个对象的空间。

4.定位new

new的功能是：

（1）分配空间；

（2）调用构造函数。

其实C++规定new的这两个功能分开来实现：

（1）分配空间：调用函数 operate new 来实现；

（2）调用构造函数：调用 placement new 来实现。
定位new表示在已分配的内存中构造对象。

现在有三个 new 了，第一个 new 就是我们常说的 new，这个 new 调用接下来的两个 new 来实现它的功能。（我们称这个 new 为：new operator，叫做 "new 表达式"，因为operator 在 new 后面，所以叫做：new表达式，也就是关键字）

new 关键字会调用 operator new 来分配空间：这里 operator new 是一个全局的函数，写在一个文件中。当使用 new 关键字的时候，编译器会自动找到这个函数，并且调用这个函数，这个函数的声明如下:

cpp 复制代码

// 全局 operator new
void* operator new(std::size_t size) throw(std::bad_alloc)  {
	if(size == 0)
		size =1;
	void* p;
	while((p = ::malloc(size)) == 0)  {  // 采用 malloc 分配空间
		std::new_handler nh = std::get_new_handler();
		if(nh)
			nh();
		else
			throw std::bad_alloc();
	}
	return p;
}
// 对应的全局 operator delete 采用 free 释放空间
void operator delete(void* ptr)  {
	if (ptr)
		::free(ptr);  // 采用 free 释放空间
}

这个 operator new 函数称为全局 operator new。（这里称为全局主要是因为：每个类还可以重载自己的 operator new() 函数）。

operator new() 函数具体使用如下：

cpp 复制代码

int main()
{
	int n = 10;
	int* p1 = (int*)malloc(sizeof(int));
	int* p2 = (int*)::operator new(sizeof(int) * n);

	new(p1)int(20);
	new(p2)int[] {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};

	free(p1);
		::operator delete (p2);

	return 0;
}

operator new就是简单的分配内存

5.内存管理的基本要求

如果只考虑分配和释放，内存管理基本要求是 "不重不漏" ：既不重复 delete，也不漏掉 delete。也就是我们常说的 new/delete 要配对，"配对" 不仅是个数相等，还隐含了 new 和 delete 的调用本身要匹配，不要"东家借的西家还"。例如：

（1）用系统默认的 malloc() 分配的内存要交给系统默认的 free() 去释放；

（2）用系统默认的 new 表达式创建的对象要交给系统默认的 delete 表达式去析构并释放；

（3）用系统默认的 new[] 表达式创建的对象要交给系统默认的 delete[] 表达式去析构并释放；

（4）用系统默认的 ::operator new() 分配的内存要交给系统默认的 ::operator delete() 去释放；

（5）用 placement new 创建的对象要用 placement delete 去析构（其实就是直接调用析构函数）；

从某个内存池 A 分配的内存要还给这个内存池；

6.对于内置类型new/delete/malloc/free可以混用

new/delete和malloc/free的区别：

（1）new/delete 是C++中的运算符。malloc/free 是函数

（2）malloc 申请内存空间时，手动计算所需大小，new 只需要类型名，自动计算大小

（3）malloc 申请的内存空间不会初始化，new 可以初始化（需要调用构造函数）

（4）malloc 的返回值为 void*，接受时必须强转，new不需要

（5）malloc 申请内存空间失败时，返回的是NULL，使用时必须判空；new申请内存空间失败时会抛出异常（可以加上 nothrow），所以要有捕获异常处理程序

7.C和C++的动态内存管理

（1）C的动态内存管理

c 复制代码

int main()
{
	int n = 10;
	int* p1 = (int*)malloc(sizeof(int)*n);
	int* p2 = (int*)calloc(n, sizeof(int));
	p1 = (int*)realloc(p1, sizeof(int)*n*2);

	free(p1);
	p1 = NULL;  // 释放之后一定要将指针置为NULL，防止出现 失效指针
	free(p2);
	p2 = NULL;
	return 0;
}

（2）C++的动态内存管理

new运算符的使用：

cpp 复制代码

int main()
{
	int n = 10;
	int* p1 = new int(20);//20个未初始化int
	int* p2 = new int[n]();//n个值初始化为0的int
	int* p3 = new int[n] {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};//9个值初始化为1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9,n-9个值初始化位0
	cout << *p1 << endl;
	for (int i = 0; i < n; i++)
	{
		cout <<" " << p2[i];
	}
	cout<< endl;
	for (int i = 0; i < n; i++)
	{
		cout <<" "<< p3[i];
	}
	cout << endl;
	delete p1;
	delete[]p2;
	delete[]p3;
	return 0;
}

new的函数方式的使用：

cpp 复制代码

int main()
{
	int n = 10;
	int* p1 = (int*)::operator new(sizeof(int));//operator new就是简单的分配内存
	//             (int*)malloc(sizeof(int));
	int* p2 = (int*)::operator new(sizeof(int) * n);//operator new就是简单的分配内存
	//             (int*)malloc(sizeof(int)*n);
	::operator delete(p1);
	::operator delete(p2);
	return 0;
}