一、引言
之前我们一起讨论了类和对象的相关知识，接下来我们将继续完善我们的知识体系，为以后继续深入学习C++知识添砖加瓦，在本期我们将一起学习C++中关于动态内存管理的相关知识，在学习之前将要先回顾C语言中是如何进行动态内存管理的。
二、内存中各个存储分区
1、简介
在内存中有很多不同的分区，比如栈区、堆区、静态区等，不同类型的数据被存储在分区里，不同的分区有不同的性质，方便管理。
2、介绍
内存中不同类型的数据在不同分区，如下图所示：
(1).栈区中存储各种生命周期较短的数据---非静态局部变量、函数参数、函数返回值等，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，用户可以使用系统接口创建共享内存，做进程间通信，在以后的操作系统相关会讨论到
(3).堆区用于程序运行时进行动态内存分配，堆是向上增长的
(4).数据段，又叫静态区，存储生命周期与程序一样长的数据---全局数据和静态数据
(5).代码段，又叫常量区，存储可执行的代码/常量
三、C语言的动态内存管理方式
C语言主要通过malloc/calloc/realloc/free这几个函数进行对内存的申请与释放，它们的使用方式如下：
可以看到：
(1).malloc可以向内存中申请空间，需要传要开的空间大小，单位是字节，不会初始化内容
(2).calloc与malloc类似，需要传要开几个大小为sizeofnum的空间，sizeofnum是第二个参数，会将所有内容初始化为0
(3).realloc可以将之前开辟的空间扩容，传参时第一个参数传入之前动态开辟的指针，第二个参数是想开的空间大小，单位是字节
(4).free用于释放动态开辟的空间，传入指针
(5).以上用于开辟空间的函数返回值都是void*类型，需要进行强制类型转换
(6).事实上还需要对开辟的空间成功与否进行检查，但由于这里只是回顾以下C语言的动态内存管理方式，所以不多赘述了
四、C++的动态内存管理方式
1、引入
C语言的动态内存管理方式对于内置类型来说是足够的，但是对于自定义类型就显得有一些吃力了，这是因为C语言的动态内存管理方式不能很好的对于初始化的对象进行初始化，在之前我们已经一起学习过C++类和对象相关的知识，对于自定义类型来说，是非常需要初始化的，也就是在定义时调用构造函数，怎么办呢？这时候就要使用到接下来要提到的C++动态内存管理方式---new和delete
2、new和delete操作内置类型
先看代码：
new和delete对于内置类型的语法如上所示，接下来总结一下：
(1).new之后跟一个类型表示向内存申请一块空间。如果是一个空间，可以在new后跟一个'()'对它进行初始化，'()'中的内容就是初始化的内容；在new后跟一个'[]'表示向内存申请多个空间，'[]'中就是要开辟该类型空间的个数，不能初始化
(2).new会返回一个对应类型的指针，用户借助该指针对空间进行操作
(3).如果开辟一个单位大小空间使用delete进行释放，如果是多个空间则使用delete[]进行释放，要匹配使用
3、new和delete操作自定义类型
在这里可以体会到malloc/free与new/delete的最大区别：new/delete会调用构造/析构函数，而malloc/free则不会，先看代码：
由以上代码及其运行结果可以看出，new/delete会调用类的默认构造函数/默认析构函数，如果开辟多个空间，那么对于每一个对象都会调用一次，同时由p2也可以看出，在开辟空间的同时也可以传参调用构造函数，如果开辟多个空间同时没有默认构造函数怎么办呢？这时候可以象初始化数组一样使用'{}'对该类对象数组进行初始化，代码如下：
在上面演示了两种这种情况下的处理方式，分别是利用隐式类型转换和匿名类型，都可以选择
五、介绍operator new 和operator delete函数
1、介绍
new和delete是供用户使用的动态内存管理操作符，operator new 和operator delete则是两个库中实现的全局函数，new在底层调用operator new，delete在底层调用operator delete，这两个全局函数是由malloc和free封装而成的，主要进行的改动是将malloc申请内存失败时的返回NULL进行了封装，变为了抛异常，这是由于面向对象的语言更倾向于直接的抛异常，而不是通过返回值
2、全局函数源码
/*
operator new：该函数实际通过malloc来申请空间，当malloc申请空间成功时直接返回；申请空间失败，
尝试执行空
间不足应对措施，如果改应对措施用户设置了，则继续申请，否则抛异常。
*/
void *__CRTDECL operator new(size_t size) _THROW1(_STD bad_alloc)
{
// try to allocate size bytes
void *p;
while ((p = malloc(size)) == 0)
if (_callnewh(size) == 0)
{
// report no memory
// 如果申请内存失败了，这里会抛出bad_alloc 类型异常
static const std::bad_alloc nomem;
_RAISE(nomem);
}
return (p);
}
/*
operator delete: 该函数最终是通过free来释放空间的
*/
void operator delete(void *pUserData)
{
_CrtMemBlockHeader * pHead;
RTCCALLBACK(_RTC_Free_hook, (pUserData, 0));
if (pUserData == NULL)
return;
_mlock(_HEAP_LOCK); /* block other threads */
__TRY
/* get a pointer to memory block header */
pHead = pHdr(pUserData);
/* verify block type */
_ASSERTE(_BLOCK_TYPE_IS_VALID(pHead->nBlockUse));
_free_dbg( pUserData, pHead->nBlockUse );
__FINALLY
_munlock(_HEAP_LOCK); /* release other threads */
__END_TRY_FINALLY
return;
} 3、总结
通过上述两个全局函数的实现知道，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。
六、new和delete的实现原理
1、对于内置类型
对于内置类型new/new[]/malloc会开辟指定大小的空间，delete/delete[]/free会释放指定空间，不同的是new/new[]在申请失败时会抛异常，而malloc申请失败时会返回NULL
2、对于自定义类型
(1).new的原理
(1).1.调用operator new函数申请空间
(1).2.调用构造函数，对对象进行构造
(2).delete的原理
(2).1.调用operator delete函数释放空间
(2).2.调用析构函数完成资源的清理
(3).new T[N]的原理
(3).1.调用operator new[]函数，进而调用operator new函数完成N个函数空间的申请
(3).2.调用N次构造函数，完成N个对象的构造
(4).delete[]的原理
(4).1.在目标空间的对象调用N次析构函数，完成N个对象的清理
(4).2.调用operator delete[]释放空间，进而调用operator delete对N个空间进行释放
六、对比malloc/free与new/delete
malloc/free与new/deletw都是在堆上申请空间，它们的区别是：
1、malloc和free是函数，new和deletw是操作符
2、malloc申请的空间不会初始化，new可以初始化
3、malloc要主动计算大小并对返回值进行强制类型转换，new只需要在后面加上类型名也不需要强转
4、malloc申请空间失败时返回NULL而new申请失败时会抛异常
5、在操作自定义类型时，malloc/free不会调用析构函数/构造函数，new和delete则会
七、结语
这就是本期关于C++中动态内存管理相关的所有内容了，希望对大家有所帮助，感谢各位于晏、亦菲的阅读，欢迎大家和我一起讨论、进步。