前言
c++兼容C语言，但它因为有类和对象的概念，C语言原生的那套内存管理函数在特定场景下还是有些捉襟见肘的，为此c++在C语言的基础上引入新的内存管理方案，今天我们就来简单的认识一下c++的内存管理。除此之外，模板也是c++引入的重要特性，我们今天也来简单的认识一下。stl是c++数据结构和算法的库，即是c++的核心库也是模板的重要应用，我们今天也来简单的认识一下
内存管理
c/c++的内存划分
此图由上至下地址减小
内存分布说明
内核空间： 放置操作系统相关的代码和数据。（用户不能直接进行操作 ------ 可以通过调用系统提供的 api 函数）
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。
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。
堆用于程序运行时动态内存分配，堆是可以上增长的。
数据段--存储全局数据和静态数据。
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，我们不在这里展开
C++中动态内存管理方式
C语言的方式在c++中同样兼容，但这也同样存在问题：如果为内置类型开辟空间，那么C语言的那套方案完全够用，但c++引入了类和对象，如果还是用C语言那套方案，内存确实开辟出来了但并没有完成初始化，也就是构造函数未被调用，为此c++映入了自己的内存管理逻辑------new和delete
new/delete操作内置类型
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[3];
delete ptr4;
delete ptr5;
delete[] ptr6;
}
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
new和delete操作自定义类型
class A
{
public:
A(int a = 0)
: _a(a)
{
cout << "A():" << this << endl;
}
~A()
{
cout << "~A():" << this << endl;
}
private:
int _a;
};
int main()
{
// new/delete 和 malloc/free最大区别是 new/delete对于【自定义类型】除了开空间
还会调用构造函数和析构函数
A* p1 = (A*)malloc(sizeof(A));
A* p2 = new A(1);
free(p1);
delete p2;
// 内置类型是几乎是一样的
int* p3 = (int*)malloc(sizeof(int));
int* p4 = new int;
free(p3);
delete p4;
A* p5 = (A*)malloc(sizeof(A)*10);
A* p6 = new A[10];
free(p5);
delete[] p6;
return 0;
}
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
new和delete的底层初识
new和delete都是c++引入的关键字，我们在使用它们的时候不需要检查内存是否申请成功，也不用强制类型转换，这是因为new和delete的底层都帮我们实现好了也都被封装好了，我们就来简单的看一看内部实现
但想要注意的是，c语言的内存管理是依赖函数，我们可以看见一些底层的实现，但c++的是关键字，我们只能通过汇编来简单的认识一下底层实现
new的汇编
我们再进入这个 operator new 的内部看一看
我们可以看到 operator new 的内部调用了malloc实现的内存申请
在operator new之后其实这不难发现，又调用类的构造函数 A::A
delete的汇编
首先我们先进入这个调用继续观察
不难发现，再这次调用中我们先是完成了对象的析构又调用了 operator delete
我们再进入这个 operator delete 的内部看一看
这里其实是在算偏移，因为new出来的空间不仅仅包含程序员申请的空间，还有一些用来维护这块空间的空间，释放时应该一起释放。我们再次进入
我们已经可以看见free函数了，再往下我们就不看了，看到这已经可以证明我们的理论了
结论
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 实际也是通过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
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
-
调用operator new函数申请空间
-
在申请的空间上执行构造函数，完成对象的构造
delete的原理
-
在空间上执行析构函数，完成对象中资源的清理工作
-
调用operator delete函数释放对象的空间
new T[N]的原理
- 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
- 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，实际在operator delete[]中调用operator delete来释
放空间
定位new表达式(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，一般配合内存池一起使用
class A
{
public:
A(int a = 0)
: _a(a)
{
cout << "A():" << this << endl;
}
~A()
{
cout << "~A():" << this << endl;
}
private:
int _a;
};
// 定位new/replacement new
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; // 注意：如果A类的构造函数有参数时，此处需要传参
p1->~A();
free(p1);
A* p2 = (A*)operator new(sizeof(A));
new(p2)A(10);
p2->~A();
free(p2);
return 0;
}
malloc/free和new/delete的区别
malloc/free和new/delete的共同点是：都是从堆上申请空间，并且需要用户手动释放。不同的地
方是：
-
malloc和free是函数，new和delete是操作符
-
malloc申请的空间不会初始化，new可以初始化
-
malloc申请空间时，需要手动计算空间大小并传递，new只需在其后跟上空间的类型即可，
如果是多个对象，[]中指定对象个数即可
-
malloc的返回值为void*, 在使用时必须强转，new不需要，因为new后跟的是空间的类型
-
malloc申请空间失败时，返回的是NULL，因此使用时必须判空，new不需要，但是new需
要捕获异常
- 申请自定义类型对象时，malloc/free只会开辟空间，不会调用构造函数与析构函数，而new
在申请空间后会调用构造函数完成对象的初始化，delete在释放空间前会调用析构函数完成
空间中资源的清理释放
初识模板
在C语言阶段，如果我们要实现一个交换函数，但想要交换的数据类型有很多，我们就需要一个一个实现，并且为它们取不一样的函数名。在c++阶段有了函数重载，我们只需要为它们起一样的函数名，通过参数的不同实现重载，但这件事还是很复杂。代码的复用性低，而且维护成本高。
c++为此提出模板的概念。简单来说就是告诉编译器一个模子，让编译器根据不同的类型利用该模子来生成代码。这种编写代码的方式就叫泛型编程，即编写与类型无关的通用代码，是代码复用的一种手段，模板就是c++泛型编程的基础
c++的模板可以分为函数模板和类模板，下面我们就来简单的认识一下
函数模板
函数模板代表了一个函数家族，该函数模板与类型无关，在使用时被参数化，根据实参类型产生
函数的特定类型版本
template<typename T>
void Swap( T& left, T& right)
{
T temp = left;
left = right;
right = temp;
}
typename是用来定义模板参数关键字，也可以使用class，但不能是struct
原理
函数模板是一个蓝图，它本身并不是函数，是编译器用使用方式产生特定具体类型函数的模具。
所以其实模板就是将本来应该我们做的重复的事情交给了编译器。在编译器编译阶段，对于模板函数的使用，编译器需要根据传入的实参类型来推演生成对应类型的函数以供调用
实例化
原理中描述的，编译器通过模板生成对应函数的过程成为实例化。实例化又可以分为显式实例化和隐式实例化
隐式实例化：让编译器根据实参推演模板参数的实际类型。但如果此时类型无法推导出来或者类型推导有歧义时，编译器会报错。
显式实例化：在函数名后的<>中指定模板参数的实际类型，此时就会严格执行传入的类型。如果类型不匹配，编译器会尝试进行隐式类型转换，如果无法转换成功编译器将会报错
匹配原则
一个非模板函数可以和一个同名的函数模板同时存在，而且该函数模板还可以被实例化为这
个非模板函数
对于非模板函数和同名函数模板，如果其他条件都相同，在调动时会优先调用非模板函数而
不会从该模板产生出一个实例。如果模板可以产生一个具有更好匹配的函数， 那么将选择模
板
模板函数不允许自动类型转换，但普通函数可以进行自动类型转换
类模板
template<class T1, class T2, ..., class Tn>
class 类模板名
{
// 类内成员定义
};
类模板实例化与函数模板实例化不同，类模板实例化需要在类模板名字后跟<>，然后将实例化的
类型放在<>中即可，类模板名字不是真正的类，而实例化的结果才是真正的类
初识STL
什么是STL
STL(standard template libaray-标准模板库)：是C++标准库的重要组成部分，不仅是一个可复用的
组件库，而且是一个包罗数据结构与算法的软件框架
注意STL和std的区别。STL是标准模板库，是标准库的子集。std是命名空间的名字，目的是为了避免命名空间污染。模板库（包括stl）的设计者，特意在库文件里面加上了命名空间
STL 提供了六大组件，彼此组合套用协同工作。这六大组件分别是：容器、算法、迭代器、仿函数、适配器、分配器
今天只是简单认识一下STL是什么，将来有机会在和大家介绍STL
结语
以上便是今天的全部内容。如果有帮助到你，请给我一个免费的赞。
因为这对我很重要。
编程世界的小比特，希望与大家一起无限进步。
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