内存的管理 - 技术栈

1.内存的分布

栈：又叫堆栈，非静态局部变量/函数参数/返回值等

堆：用于程序运行时内存的动态分配

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

2.C++的内存管理方式

C++提出通过new和delete操作符进行动态内存管理

2.1new/delete操作内置类型

cpp 复制代码

#include<iostream>
using namespace std;
void test()
{
	int* ptr = new int;
	//()内表示初始化内容
	int* ptr1 = new int(10);
      //[]表示对象的个数
	int* ptr2 = new int[10];
	delete ptr;
	delete ptr1;
	delete[] ptr2;
}

2.2new/delete操作自定义类型

cpp 复制代码

#include<iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
	A(int a = 0)
		:_a(a)
	{
		cout << "A()" << endl;
	}
	~A()
	{
		cout << "~A()" << endl;
	}
private:
	int _a;
};
int main()
{
	A* ptr1 = (A*)malloc(sizeof(A));
	A* ptr2 = new A(1);
	free(ptr1);
	delete ptr2;
	int* ptr3 = (int*)malloc(sizeof(int));
	int* ptr4 = new int(1);
	free(ptr3);
	delete ptr4;
	A* ptr5 = (A*)malloc(sizeof(A));
	A* ptr6 = new A[10];
	free(ptr5);
	delete[]ptr6;
	return 0;
}

在申请自定义空间时，new会调用构造函数，delete会调用析构函数，而malloc和free不会

3.operator new和operator delete函数

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函数是系统提供的全局函数，new底层通过调用operator new来申请空间，delete底层通过operator delete函数来释放空间

operator new实际上是通过malloc来申请空间，当malloc申请成功时，会直接返回，当失败时，会尝试执行空间不足的应对措施，如果用户没有设置应对措施会直接抛异常，

operator delete函数是通过free来释放空间的

4.new和delete的实现原理

4.1内置类型

如果是内置类型，则大体相似，不同的是new/delete申请的是单个空间，new\[\]和delete\[\]申请的是连续空间，new在申请失败时会抛异常，malloc会返回NULL

4.2自定义类型

new的原理

调用operator new函数申请空间

在申请空间时执行构造函数，完成函数的构造

delete的原理

在空间内执行析构函数，完成对象中资源的清理情况

调用operator delete函数释放函数空间

new\[\]的原理

调用operator new\[\]函数申请空间,实际是operator new\[\]调用operator new完成对N个对象的空间申请

在申请空间时执行构造函数，完成N个函数的构造

delete\[\]的原理

在空间内执行N次析构函数，完成对象中资源的清理情况

调用operator delete\[\]函数释放申请空间,实际是operator delete\[\]调用operator delete完成对N个对象的空间释放

5.定位new表达式

定位new表达式是在已经分配的原始空间中调用构造函数初始化一个对象

格式

new(place_address)type/ew(place_address)type(initalizer_list)

place_address必须是一个指针

initalizer_list是类型的初始化列表

使用场景：定位new表达式一般是配合内存池使用的，因为内存池分配的内存没有初始化，如果是自定义类型，需要使用new定义表达式进行显示构造函数进行初始化

cpp 复制代码

#include<iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
	A(int a = 0)
		:_a(a)
	{
		cout << "A()" << endl;
	}
	~A()
	{
		cout << "~A()" << endl;
	}
private:
	int _a;
};
int main()
{
	A* ptr1 = (A*)malloc(sizeof(A));
	new(ptr1)A;
	ptr1->~A();
	free(ptr1);
	A* ptr2 = new A;
	new(ptr2)A;
	ptr2->~A();
	delete ptr2;
	return 0;
}

6.malloc/free和new/delete的区别

共同点是：都是从堆上申请空间，都需要手动释放

不同是：

malloc/free是函数，new/delete是操作符

malloc申请空间不能初始化，new可以初始化

malloc申请空间需要手动计算空间大小，new不需要，new只需要在后面跟的是空间的类型

malloc的返回值是void* 需要强转类型，new不需要，后面跟的是空间类型

马路咯从申请失败后，返回的是NULL，需要判空，new不需要，但是需要捕获异常

申请自定义空间时，malloc/free不会调用构造或者析构函数，new/delete会调用构造

进行对象的初始化或者析构函数会进行空间资源的清理释放