C/C++内存管理 - 技术栈

先上一张图，简洁明了：

C语言在动态内存管理方面，有malloc/calloc来动态申请内存，realloc来进行对所申请内存大小的调整，free进行动态内存的释放。但C++中由于面向对象思想的提出，有构造函数来初始化对象，析构函数来进行对象中资源的清理，以及C++异常机制的提出，使得C语言的动态内存管理的相关机制已经不能满足C++的应用场景了，因此C++给出了new/delete操作符来进行C++的动态内存管理，使得C++的内存管理更加灵活。

new/delete

具体使用：

cpp 复制代码

#include<iostream>
#include <string>
class A
{
public:
	A(int num = 0, std::string message = "hello")
		:_num(num),
		_message(message)
	{}
private:
	int _num;
	std::string _message;
};
int main()
{
	int* p1 = new int;
	char* pch = new char;
	A* pa = new A(10, "hello world!");
	int* array = new int[10];

	delete p1;
	delete pch;
	delete pa;
	delete[] array;
	return 0;
}

注意事项：申请和释放单个元素空间时，使用new/delete，申请多个元素的连续空间时，使用new和delete。

operator new/operator delete

（1）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。

（2）operator new 实际是通过malloc来申请空间，如果malloc申请空间成功就直接返回，否则执行用户提供的空间不足应对措施，如果用户提供该措施就继续申请，否则就抛异常。operator delete 最终是通过free来释放空间的。

new/delete实现原理

内置类型

如果是内置类型，new/delete和malloc/free基本类似，不同的是malloc/free进行单个元素空间的申请，new/delete进行连续多个元素空间的申请。并且malloc失败返回NULL，new失败抛异常。

自定义类型

（1）如果是自定义类型，malloc/free只会进行对应大小的空间申请，并不会对资源进行初始化，而new会在调用operator new申请对应的空间后，自动调用该类的构造函数来进行资源的初始化，delete则会在调用operator delete释放资源之前先调用对应类的析构函数来进行资源的清理。

（2）new T $N$ 先调用operator new申请N个T的空间，再调用N次T的构造函数来进行资源的初始化，delete $N$ 则是会先调用N次对应类的析构函数来进行资源的清理，再调用operator delete释放申请的空间。

定位new

用于对申请的动态内存进行资源初始化。场景：只通过malloc进行了对应空间的申请，却没有调用对应的构造函数来进行资源的初始化，此时就可以用定位new来完成对应资源的初始化。

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。

具体使用：

cpp 复制代码

#include<iostream>
#include <string>
class A
{
public:
private:
	int _num;
	std::string _message;
};
int main()
{
	A* pa = (A*)malloc(sizeof(A));
	new(pa)A;
	return 0;
}

new/delete与malloc/free的不同

（1）new/delete是操作符，而malloc/free是函数。

（2）malloc在申请空间时，需要计算所要申请空间的字节数，new只需要在其后添加类型，申请多个时，只需要在new的中填写要申请的个数即可。

（3）malloc申请空间失败时返回NULL，new申请空间失败时抛异常。

（4）malloc/free只是申请和释放了空间，而new/delete则会在申请对应空间后调用对应的构造函数来进行资源的初始化，也会在释放对应空间前先调用对应的析构函数来进行资源的清理。

（5）malloc在申请成功的情况下的返回值是void*，使用时需要用户进行对应类型的强制类型转换，new则不需要，返回的是对应类型的指针。