C/C++中的内存管理

C/C++ 中程序使用的内存区域

C中的动态内存管理 

malloc

申请 size 大小的空间

int* pi = (int*)malloc(sizeof(int) * 10);

calloc

申请 num 个 size 大小的空间，
并初始化为 0 值

int* pi = (int*)calloc(10, sizeof(int));

realloc

将 ptr 指向的空间，扩容至 size 大小

int* new_pi = (int*)realloc(pi, sizeof(int)*100);

free

释放掉由 malloc、calloc、
realloc 申请的空间

free(new_pi);

小结

C中的动态内存管理方式，不能很好地支持自定义类型，所以 C++ 中有了 new 和 delete

A* a = (A*)malloc(sizeof(A));	// 为 A 类型申请空间，但不能初始化

C++中的动态内存管理

new & delete

    int* pi = new int;	// 申请 1 个 int 类型的空间int* pi1 = new int(0);	// 初始化为 0int* pi2 = new int[10];	// 申请 10 个 int 类型的空间A* pa = new A;	// 申请 1 个 A 类型的空间，并调用默认构造初始化delete pi;delete pi1;delete[] pi2;delete pa;    // 调用 A 类的析构函数，并释放空间

使用 new 动态申请的内存，必须使用 delete 释放

与 C 中对动态内存管理方式的区别：

对于自定义类型，new 会开空间 + 调用构造函数初始化，delete 会调用析构函数 + 释放空间。

但是对内置类型，处理基本一样，开空间但不会初始化。

另外，new 在申请空间失败后会抛出异常，需用 try catch 捕获；malloc 申请失败后，会返回 NULL

new[ ] & delete[ ]

	A* pa = new A[10];delete[] pa;

new A[n] 和 delete[ ] pa 是对多个对象空间的申请和释放操作，其中，分别调用了 operator new[ ] 与 operator delete[ ] 函数；过程与单个对象空间的申请与释放，基本没有区别。

但是为多个对象开辟和释放空间时，一般 new 会额外开辟空间存取开辟的对象个数（不同编译器的实现方式可能不同），以便 delete 时，编译器知道该释放掉多大空间。

operator new

针对自定义类型，使用 new 创建对象，实际上做了两步操作：

（1）调用了底层的 operator new 这个全局函数申请空间

（2）调用该自定义类型的构造函数

如下图（vs中 new 对象，调试时的汇编指令），在整个 new 对象的过程中， call 了两个函数：operator new 和 A 类的默认构造：

借鉴一下C友的源码：

void* __CRTDECL operator new(size_t const size)
{for (;;){if (void* const block = malloc(size))    // 调用了 malloc{return block;}if (_callnewh(size) == 0){if (size == SIZE_MAX){__scrt_throw_std_bad_array_new_length();}else{__scrt_throw_std_bad_alloc();}}// The new handler was successful; try to allocate again...}
}

发现 operator new 函数中，实际调用了 malloc 来申请内存

operator delete

同理，针对自定义类型，C++ 中的 delete 也是分两步走：

（1）调用该类型的析构函数

（2）调用 operator delete 释放申请的空间

void __CRTDECL operator delete(void* const block) noexcept
{#ifdef _DEBUG_free_dbg(block, _UNKNOWN_BLOCK);#elsefree(block);#endif
}

operator delete 的源码中，仍然是调用了 free 来释放内存。

operator new[ ] & operator delete[ ]

同单个对象的空间申请与释放步骤一样，多个对象 new A[ ] 和 delete[ ] p 时：

new A[ ] ：调用多次operator new[ ] + 构造函数

delete [ ] p ：调用多次析构函数 + operator delete[ ]

小结

new 和 delete、malloc 和 free 匹配使用，否则行为将未定义。

new 和 delete、malloc 和 free 共同点：都是从堆上申请空间，并且需要手动释放。

区别：

1、malloc 和 free 时函数，new 和 delete 是操作符；

2、malloc 申请的空间不会初始化，而 new 可以初始化；

3、malloc 申请空间时，需要手动计算大小并传参；而 new 只需要在后面跟上类型以及对象个数；

4、malloc 的返回值为 void* ，需要强制转换指针；而 new 因为后跟类型的原因，不需要转换指针类型；

5、malloc 申请失败返回 NULL，对 malloc 使用必须加判空语句；而 new 需要捕获异常；

6、针对自定义类型，malloc/free 只能开辟空间，不会调用构造函数和析构函数；而 new/delete 会在申请空间时调用构造函数完成对象的初始化，delete 会在释放空间之前调用析构函数完成空间中的资源清理。

思考：new 和 delete 目的就是在面向对象编程中，支持自定义类型对象的空间申请、初始化以及资源释放。