1. 前言

在学习C语言的时候，我们学习了动态内存管理，也就是在堆上动态开辟一些内存供我们使用，虽然C语言内存管理的方法在C++中也可以使用，但还有一些地方是他无能为力的，所以我们今天来学习C++内存管理的方式。

2. C/C++内存分布

在学习内存管理之前，我们先来认识一下C/C++中程序内存区域被划分为哪些。

1.栈又叫堆栈，存储非静态局部变量 / 函数参数 / 返回值等等，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。用户可使用系统接口创建共享共享内存，做进程间通信。
3.堆用于程序运行时动态内存分配，堆是可以上增长的。
4.数据段，存储全局数据和静态数据。
5.代码段，存储可执行的代码 / 只读常量。

3. C语言动态内存管理方式

C语言中动态内存管理依靠的是4个函数：malloc、realloc、calloc、free
这些函数具体的功能可以看博主之前发布的C语言动态内存管理文章，有详细的讲解

void Test()
{
    
    
	int* p1 = (int*)malloc(sizeof(int));
	free(p1);
	int* p2 = (int*)calloc(4, sizeof(int));
	int* p3 = (int*)realloc(p2, sizeof(int) * 10);
	//这里不需要free(p2)
	free(p3);
}

int main()
{
    
    
	Test();
	return 0;
}

4. C++内存管理方式

C语言内存管理方式在C++中可以继续使用，但有些地方就无能为力，而且使用起来比较麻烦，因此C++又提出了自己的内存管理方式：通过new和delete操作符进行动态内存管理。

而new和delete对于内置类型和自定义类型有不同的处理方式，下面我们来学习new和delete分别对内置类型和自定义类型的处理方式。

4.1 内置类型

针对内置类型，new/delete跟malloc/free没有本质的区别，只有用法的区别，new/delete的用法简化了。

下面我们直接举例说明new和delete针对内置类型的用法。

void Test()
{
    
    
	//C语言
	//动态申请一个int类型的空间
	int* p1 = (int*)malloc(sizeof(int));

	//C++
	//动态申请一个int类型的空间
	int* p2 = new int;
	//申请5个int的数组
	int* p3 = new int[5];

	//申请1个int对象,初始化为5
	int* p4 = new int(5);

	//C++11支持new[] 用{}初始化  C++98不支持
	int* p5 = new int[5]{
    
    1,2,3};

	//C语言
	free(p1);

	//C++
	delete p2;
	delete[] p3;
	delete p4;
	delete[] p5;
}

int main()
{
    
    
	Test();
	return 0;
}

注意：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[]，一定要匹配起来使用。

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4.2 自定义类型

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。

例如：

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

	~A()
	{
    
    
		cout << "~A():" << this << endl;
	}

private:
	int _a;
};


int main()
{
    
    
	//C语言
	//malloc
	//在堆上申请空间
	A* p1 = (A*)malloc(sizeof(A));
	if (p1 == NULL)
	{
    
    
		perror("malloc fail\n");
		return 0;
	}

	//释放空间
	free(p1);

	//C++
	//new
	//在堆上申请空间、调用构造函数初始化
	//A* p2 = new A;
	A* p3 = new A(10);

	//调用析构函数清理对象中的资源、释放空间
	delete p3;

	return 0;
}

在这里插入图片描述

总结：new/delete和malloc/free最大区别是new/delete对于自定义类型除了开辟空间还会调用构造函数和析构函数，对于内置类型这两者几乎是一样的。

5. operator new与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：
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，申请空间失败时，就尝试执行空间不足的应对措施，如果该应对措施用户已经设置了，就继续申请，否则抛异常。

operator delete:
该函数最终是通过free来释放空间的。

6. new和delete的实现原理

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。
不同的是：
new/delete申请和释放的是单个元素的空间，new[]和delete[]申请和释放的是连续空间，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：
1.调用operator new函数申请空间
2.在申请的空间上执行构造函数，完成对象的构造
delete的原理：
1.在空间上执行析构函数，完成对象中资源的清理工作
2.调用operator delete函数释放对象的空间
new T[N]的原理：
1.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
2.在申请的空间上执行N次构造函数
delete[]的原理：
1.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
2.调用operator delete[]释放空间，实际在operator delete[]中调用operator delete函数来释放空间

7. 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。
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
使用场景：
定位new表达式在实际中一般是配合内存池使用。因为内存池分配出的内存没有初始化，所以如果是自定义类型的对象，需要使用new的定义表达式进行显示调构造函数进行初始化。

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

	~A()
	{
    
    
		cout << "~A():" << this << endl;
	}

private:
	int _a;
};

int main()
{
    
    
	A* p1 = new A;

	A* p2 = (A*)malloc(sizeof(A));
	if (p2 == nullptr)
	{
    
    
		perror("malloc fail");
		return 0;
	}

	//new(p2)A;
	new(p2)A(10);

	return 0;
}

8. 结尾

C++内存管理的方式我们就学习到这里，在学习了new和delete之后，我们以后还是尽量使用new和delete，因为new和delete比起malloc和free不仅简洁了很多，而且还更加实用和智能了。
最后，感谢各位大佬的耐心阅读和支持，觉得本篇文章写的不错的朋友可以三连关注支持一波，如果有什么问题或者本文有错误的地方大家可以私信我，也可以在评论区留言讨论，再次感谢各位。

【C++】——内存管理（new和delete）

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