C++内存管理

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[10];

	//动态申请10个int类型的空间并将其初始化
	int* ptr7 = new int[10]{1, 2, 3, 4, 5};

	//释放动态申请的空间
	delete ptr4;
	delete ptr5;
	delete[] ptr6;
	delete[] ptr7;
}

?监视窗口：

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[ ]，匹配使用；

new/delete操作自定义类型

class A
{
private:
	int _a;
public:
	A(int a = 0)
		:_a(a)
	{
		cout << "调用构造函数 " << endl;
	}

	~A()
	{
		cout << "调用析构函数 " << endl;
	}
};
int main()
{
	//自定义类型
	A* ptr1 = new A;
	A* ptr2 = new A[5];
	delete ptr1;
	delete[] ptr2;
	return 0;
}

监视窗口：

从监视窗口可以看出，使用new不仅开辟空间，而且对所开辟的空间进行了初始化；

运行窗口：

结论如下：

new/delete操作内置类型数据与malloc/free除用法不同，毫无区别；

new/delete操作自定义类型的数据时：

申请空间：malloc()函数只开辟空间，并不会对所开辟的空间进行初始化；new首先会开辟空间，其次调用构造函数对所开辟的空间进行初始化；
释放空间：free()函数只释放空间，并不会调用析构函数；delete首先会调用析构函数，其次会释放空间；

典型场景

class Stack
{
private:
	int* _a;
	int _top;
	int _capacity;
public:
	Stack(int capacity = 4)
	{
		cout << "调用构造函数" << endl;
		_a = new int[capacity];
		_top = 0;
		_capacity = capacity;
	}
	~Stack()
	{
		cout << "调用析构函数" << endl;
		delete[] _a;
		_a = nullptr;
		_top = 0;
		_capacity = 0;
	}
};
int main()
{
	Stack* p1 = new Stack;
	delete p1;
	return 0;
}

?new:????? 1. 开辟空间???? 2. 调用构造函数

delete: ? ? 1.调用析构函数??? 2.释放空间

若先释放栈对象空间，_a变为野指针，无法寻找到构造函数内使用new对内置类型所开辟的空间

?四、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，
尝试执行空间不足应对措施，如果应对措施用户设置了,则继续申请，否则抛出异常;
*/
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;
}
/*
free的实现
*/
#define free(p) _free_dbg(p, _NORMAL_BLOCK)
//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。

new和delete的底层原理

五、new和delete的实现原理

5.1 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；

5.2 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来释放空间

六、定位new表达式

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;
};
// 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();
 operator delete(p2);
 return 0;
}

七、malloc/free与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；

区别如下：

1. malloc和free是函数，new和delete是操作符；

2. malloc申请的空间不会初始化，new可以初始化；

3. 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；

4. 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

5. 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；

6. 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；

文章来源:https://blog.csdn.net/m0_58963318/article/details/135654571
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