从零开始学C++ （内存管理）

1.C/C++内存分布

C/C++中内存主要分为：栈、堆、数据段、代码段、内存映射段。

栈：又叫堆栈，存放非静态局部变量，函数的参数，返回值、栈是向下增长的。
堆：用于程序运行时动态分配。
数据段：存放全局变量，静态变量。
代码段：存放可执行的代码和常量。
**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。

2.C语言中动态内存管理方式

C语言中主要使用malloc,calloc,realloc和free来进行动态内存管理，那么malloc,calloc,realloc有什么区别呢？

1.函数原型与参数不同

malloc ：void* malloc(size_t size);
- 只接收1个参数：要分配的总字节数。
calloc ：void* calloc(size_t nmemb, size_t size);
- 接收2个参数：元素个数 和 单个元素大小 。实际分配的总字节数为 nmemb * size。
realloc ：void* realloc(void *ptr, size_t new_size);
- 接收2个参数：原先的内存指针 和 新的总字节数。它用于调整已存在内存块的大小。

2.初始化行为不同

malloc ：不会初始化 内存。分配的内存中存储的是残留的"脏数据"（随机值）。如果你需要清零，必须手动调用 memset。
calloc ：会初始化为 0 。分配完成后，它会将内存块中的所有字节全部置为 0（保证数据安全）。
realloc ：不会初始化新增的部分 。它只负责调整大小，原有的数据内容会被保留 （如果缩小，缩掉的部分丢失；如果扩大，新增加的空间不会清零，同样是脏数据）。

3.C++内存管理

C++使用new和delete来进行动态内存管理

1.new和delete用于内置类型

cpp 复制代码

	//动态申请一个int 类型的空间
	int* p1 = new int;
	//动态申请一个int 类型的空间并初始化为10
	int* p2 = new int(10);
	//动态申请是个int 类型的空间
	int* p3 = new int[10];

	delete p1;
	delete p2;
	delete[] p3;

注意，申请单个空间用new和delete，申请连续空间用new\[\]和delete\[\],要搭配使用。

2.new和delete用于自定义类型

cpp 复制代码

class A
{
public:
	A(int a = 0)
		: _a(a)
	{
		cout << "A():" << this << endl;
	}
	~A()
	{
		cout << "~A():" << this << endl;
	}
private:
		int _a;
};


int main() {

	//new和delete与malloc和free对内置类型的处理几乎没有区别，但对自定义类型，new和delete会调用构造函数和析构函数，malloc和free不调用
	A* p1 = (A*)malloc(sizeof(A));
	A* p2 = new A(10);

	free(p1);
	delete p2;

	int* p3 = (int*)malloc(sizeof(int)); // C
	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;
}

4.operator new与operator delete****函数

new和delete操作符在底层实际上是调用operator new与operator delete两个全局函数，operator new也是通过malloc来申请空间，申请成功就直接返回，否则就执行用户提供的空间不足应对措施，如果用户提供就继续申请，否则就抛异常，operator delete通过free来释放空间。

5.new和delete的实现原理

1.内置类型

对于内置类型，new和delete与malloc和free基本类似，不同在于new和delete申请和释放的是单个空间，new\[\]和delete\[\]申请和释放的是连续空间，new申请失败会抛异常，malloc申请失败会返回NULL。

2.自定义类型

new和delete

new:

调用operator new完成空间的申请
调用构造函数，完成对对象的初始化构造

delete：

调用析构函数，完成对对象资源空间的清理
调用operator delete完成空间的释放

new\[\]和delete\[\]

new\[\]:

调用operator new\[\]，实际上operator new\[\]调用operator new完成N次空间的申请
调用N次构造函数，完成对对象的初始化构造

delete\[\]：

调用N次析构函数，完成对对象资源空间的清理
调用operator delete\[\],operator delete\[\]调用operator delete完成N次空间的释放