【C++内存管理】

前言

我们编写的程序中所使用的对象都有着严格定义的生存期，全局对象在程序启动时分配，在程序结束时销毁。对于局部自动对象，当我们进入其定义所在的程序块时被创建，在离开块时销毁。局部static对象在第一次使用前分配，在程序结束时销毁。
除了自动和static对象外，C++还支持动态分配对象，动态分配的对象的生命周期与它们在哪里创建是无关的，只有当显示地被释放时，这些对象才会销毁。
除了静态内存和栈内存，每个程序还拥有一个内存池。这部分内存被称作自由空间或者堆。程序用堆来存储动态分配的对象，当动态对象不再使用时，我们的代码必须显示地销毁它们。

1.C语言的动态内存管理方式：

1.1malloc

void* malloc (size_t size);

函数向内存申请一块连可用的空间，并返回指向这个空间的指针。

1.2calloc

void* calloc (size_t num, size_t size)；

函数的功能是为 num 个大小为 size 的元素开辟⼀块空间，并且把空间的每个字节初始化为0。

1.3realloc

void* realloc (void* ptr, size_t size);

realloc函数就可以做到对动态开辟内存大小的调整。

1.4free

void free (void* ptr);

C语言提供了另外⼀个函数free，专门是用来做动态内存的释放和回收的。

2.C++的内存管理方式

2.1new/delete操作内置类型

C++语言定义了两个运算符来分配和释放动态内存。运算符new分配内存，delete释放new分配的内存。

2.1(1)new

在自由空间分配的内存是无名的，因此new无法为其分配对象命名，而是返回一个指向该对象的指针：

int *pi = new int;

此时new表达式在自由空间构造一个int型对象，并返回指向该对象的指针。

int* pi = new int(10)；

此时pi指向的对象值为10。

int* pi = new int[10];

动态申请10个int类型的空间。

2.1(2)delete

为了防止内存耗尽，在动态内存使用完毕后，必须将其归还给系统，我们通过delete表达式将动态内存归还给系统。delete表达式接受一个指针，指向我们想要释放的对象。

delete ptr1;
delete ptr2;
delete[] ptr3；

2.2 new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()
{
		A* p1 = (A*)malloc(sizeof(A));
	new(p1)A; 
	p1->~A();
	free(p1);
	A* p2 = (A*)operator new(sizeof(A));
	new(p2)A(10);
	p2->~A();
	operator delete(p2);
	return 0;
}

3.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。

4.7. 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。不同的地方是：

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释放。