目录

1.C/C++内存分布

2.C语言中动态内存管理方式

3.C++内存管理方式

4.operator new与operator delete函数

5.new与delete实现原理

6.定位new表达式

7.malloc/free和new/delete的区别

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1.C/C++内存分布

int memory=1;

static int staticMemory=1;

void Test(){

        static int staticmemory=1;

        int  localmemory=1;

        int num[10]={1,2,3,4,5};

        char str[]="abcde";

        const char *pstr="abcde";

        int *pstr1=(int *)malloc(sizeof(int)*4);

        int *pstr2=(int *)calloc(4,sizeof(int));

        int *pstr3=(int *)realloc(ptr2,sizeof(int) *4);

        free(ptr1);

        free(ptr3);

}

1.A.栈    B堆    C.数据段（静态区）  D.代码段（常量区）

memory在哪里（C）

staticMemory在哪里（C）

staticmemory在哪里（C）

localmemory在哪里（A）

num在哪里（A）

str在哪里（A）

*str在哪里（A）

pstr在哪里（A）//一个地址

*pstr在哪里（D）

pstr1在哪里（A）

*pstr1在哪里（B）

说明

1.栈又叫堆栈--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内存，叫做进程间通信

3.堆用于程序运行时动态内存分配，堆可以上增长

4.数据段--存储全局数据和静态数据

5.代码段--可执行代码/只读常量

2.C语言中动态内存管理方式

void Test(){

        int *p2=(int *)calloc(4,sizeof(int));

        int *p3=(int *)realloc(p2,sizeof(int)*10);

        //这里不需要free（p2）

        free(p3);

}

面试题

1.malloc/calloc/realloc的区别？

2.malloc的实现原理？glibc中malloc实现原理

3.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，但有些地方就无能无力，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

3.1new/delete操作内置类型

void Test(){
        //动态申请一个int类型的空间

        int *ptr=new int;

        //动态申请一个int类型的空间并初始化为10

        int *ptr2=new int(10);

        //动态申请10个int类型的空间

        int ptr3=new int[10];

        delete ptr;

        delete ptr2;

        delete [] ptr3;

}

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[]。必须配对使用

3.2new和delete操作自定义类型

class A{

public:

        A(int a=0)

                :_a(a)

        {

                cout<<"A():"<<this<<endl;

        }

        ~A(){

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

        }

private:

        int _a;

};

int main(){

        //new/delete和malloc/free最大区别是new/delete对于【自定义类型】除了开空间还会调用构造函数和析构函数

        A*p1=(A*)malloc(sizeof(A));

        A* p2=new A(1);

        free(p1);

        delete p2;

        //内置类型几乎一样

        int *p3=(int*)malloc(sizeof(int));

        int *p4=new int;

        free(p3);

        delete p4;

        A* p5=(A*)malloc(sizeof(int)*10);

        A* p6=new A[10];

        free(p5);

        delete[] p6;

        return 0;

}

注意：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

4.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operaor 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申请空间成功是直接返回：申请空间失败，尝试执行空间不足应对措施，如果该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) _THEOW1(_STD bad_alloc){

        //try to allocate size bytes

        void *p;

        while((p==malloc(size))==0)

                if(_callnnewh(size)==0){

                        //report no memory

                        //若申请内存失败，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，否则执行用户申请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

5.new与delete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[]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

6.定位new表达式

定位new表达式时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（initalizer-list）

palce_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用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现在执行的只不过是与A对象相同大小的一段空间，还不算是一个对象，因为构造函数没有执行

        A *p1=(A*)malloc(sizeof(A));

        new(p1)A;//若A类的构造函数有参数，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;

}

7.malloc/free和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。

不同点：

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，需要手动计算空间大小并传递，new只需在其后跟上空间类型即可，若是多个对象，[]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申请空间失败是，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释放