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目錄

1、C/C++內存分布

2.、C語言中動態(tài)內存管理方式：malloc、calloc、realloc

3、C++內存管理方式

3.1 new/delete操作內置類型

3.2 new和delete操作自定義類型

3.3 malloc與new的異常處理機制

4、operator new與operator delete函數

4.1 operator new與operator delete函數

4.1.1 operator new源碼

4.1.2 operator delete源碼

5、new和delete的實現原理

5.1 內置類型

5.2 自定義類型

5.2.1 new的原理

5.2.2 delete的原理

5.2.3new T[N]的原理

5.2.4 delete[]的原理

6、定位new表達式（了解）

7、malloc/free和new/delete的區(qū)別

7.1 malloc/free和new/delete 相同點

7.2 malloc/free和new/delete 不相同點

1、C/C++內存分布

我們先來了解一下C/C++內存分配的幾個區(qū)域，以下面的代碼為例來看：

int globalVar = 1;
static int staticGlobalVar = 1;
void Test()
{
    static int staticVar = 1;
    int localVar = 1;
    int num1[10] = { 1, 2, 3, 4 };
    char char2[] = "abcd";
    const char* pChar3 = "abcd";
    int* ptr1 = (int*)malloc(sizeof(int) * 4);
    int* ptr2 = (int*)calloc(4, sizeof(int));
    int* ptr3 = (int*)realloc(ptr2, sizeof(int) * 4);
    free(ptr1);
    free(ptr3);
}

說明：

1. 棧又叫堆棧--非靜態(tài)局部變量/函數參數/返回值等等，棧是向下增長的。
2. 內存映射段是高效的I/O映射方式，用于裝載一個共享的動態(tài)內存庫。用戶可使用系統(tǒng)接口創(chuàng)建共享共享內存，做進程間通信。

3. 堆用于程序運行時動態(tài)內存分配，堆是可以上增長的。
4. 數據段/靜態(tài)區(qū)--存儲全局數據和靜態(tài)數據。
5. 代碼段/常量區(qū)--可執(zhí)行的代碼/只讀常量。

2.、C語言中動態(tài)內存管理方式：malloc、calloc、realloc

malloc：向內存申請一塊空間，成功的話返回內存塊的指針，失敗返回空指針（NULL）；

calloc：向內存申請一塊空間，并逐字節(jié)初始化為0，成功的話返回內存塊的指針，失敗返回空指針（NULL）；

realloc：調整動態(tài)開辟的內存大小。

我們以代碼舉例來看看：

int mian()
{
	int* p1 = (int*)malloc(sizeof(int));

	int* p2 = (int*)realloc(p1, sizeof(int) * 10);// 擴容，若是異地擴容realloc會將p1的內容
	free(p2);									  // 拷貝到p2開出的內存中并釋放掉p1的內存

	int* p3 = (int*)calloc(1, sizeof(int));// 開辟四個字節(jié)空間，并初始化為 1
	free(p3);
	
	return 0;
}

3、C++內存管理方式

C語言內存管理方式在C++中可以繼續(xù)使用，但有些地方就無能為力，而且使用起來比較麻煩，因此C++又提出了自己的內存管理方式：通過new和delete操作符進行動態(tài)內存管理。

3.1 new/delete操作內置類型

int main()
{
	// 管理對象
	// 動態(tài)開辟一個int類型的空間
	int* p1 = new int;
	// 動態(tài)開辟一個int類型的空間，并初始化為1
	int* p2 = new int(1);

	//管理對象數組
	// 動態(tài)開辟一個int類型的數組
	int* p3 = new int[10];
	// 動態(tài)開辟一個int類型的數組，并初始化
	int* p4 = new int[10]{};// 不寫初始化值，默認初始化為 0
	// 動態(tài)開辟一個int類型的數組，并初始化
	int* p5 = new int[10]{ 1,2,3 };// 前三個分別初始化為1 2 3，后面默認初始化為 0

	//釋放開辟的內存
	delete p1;
	delete p2;
	delete[] p3;// 對應釋放數組加[]
	delete[] p4;
	delete[] p5;

	return 0;
}

我們啟動監(jiān)視窗口看看結果：

注意：申請和釋放單個元素的空間，使用new和delete操作符，申請和釋放連續(xù)的空間，使用new[]和delete[]，注意：匹配起來使用。

3.2 new和delete操作自定義類型

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

int main()
{
	A* a1 = (A*)malloc(sizeof(A));

	A* a2 = new A;

	free(a1);

	delete(a2);

	return 0;
}

我們來看看malloc、new開辟動態(tài)內存 與 free、delete釋放內存。

我們先來看結果：

這里分別自動調用了一次構造函數與析構函數。這里到底是誰調用的呢？

對于C語言來說，是不存在構造函數的，因此C語言設計的malloc是不會自動調用構造函數的，free也是不會調用析構函數，但是對于C++來講，是面向對象的，new與delete會在開辟與釋放內存時調用構造函數與析構函數。

注意：在申請自定義類型的空間時，new會調用構造函數，delete會調用析構函數，而malloc與free不會。

3.3 malloc與new的異常處理機制

int main()
{
	int* p1 = (int*)malloc(1024 * 1024 * 1024);
	cout << p1 << endl;

	int* p2 = (int*)malloc(1024 * 1024 * 1024);
	cout << p2 << endl;

	try
	{
		char* p3 = new char[0x7fffffff];
	}
	catch (const exception& e)
	{
		cout << e.what() << endl;
	}

	return 0;
}

當malloc失敗時返回空指針，而new失敗了會拋異常。
new失敗后，直接會跳到異常捕獲語句，不執(zhí)行new后面的代碼，如果我們不捕獲異常程序就會終止掉。異常的捕獲只會在try、catch里面，不在里面就不會捕獲異常。

4、operator new與operator delete函數

4.1 operator new與operator delete函數

C++的標準庫里提供了operator new與operator delete函數，但是這兩個函數不是重載，只是名字像重載，是系統(tǒng)提供的兩個全局函數，new在底層調用operator new全局函數來申請空間，delete在底層通過operator delete全局函數來釋放空間。

我們來分別看看源碼：

4.1.1 operator new源碼

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
        // 如果申請內存失敗了，這里會拋出bad_alloc 類型異常
        static const std::bad_alloc nomem;
        _RAISE(nomem);
    }
    return (p);
}

operator new里封裝了malloc，失敗了會拋異常，

4.1.2 operator delete源碼

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的實現
*/
#define free(p) _free_dbg(p, _NORMAL_BLOCK)

總結：通過上述兩個全局函數的實現知道，operator new 實際也是通過malloc來申請空間，如果malloc申請空間成功就直接返回，否則執(zhí)行用戶提供的空間不足應對措施，如果用戶提供該措施就繼續(xù)申請，否則就拋異常。operator delete 最終是通過free來釋放空間的。

5、new和delete的實現原理

5.1 內置類型

如果申請的是內置類型的空間，new和malloc，delete和free基本類似，不同的地方是：new/delete申請和釋放的是單個元素的空間，new[]和delete[]申請的是連續(xù)空間，而且new在申請空間失敗時會拋異常，malloc會返回NULL。

5.2 自定義類型

5.2.1 new的原理

1. 調用operator new函數申請空間
2. 在申請的空間上執(zhí)行構造函數，完成對象的構造

5.2.2 delete的原理

1. 在空間上執(zhí)行析構函數，完成對象中資源的清理工作
2. 調用operator delete函數釋放對象的空間

5.2.3new T[N]的原理

1. 調用operator new[]函數，在operator new[]中實際調用operator new函數完成N個對象空間的申請
2. 在申請的空間上執(zhí)行N次構造函數

5.2.4 delete[]的原理

1. 在釋放的對象空間上執(zhí)行N次析構函數，完成N個對象中資源的清理
2. 調用operator delete[]釋放空間，實際在operator delete[]中調用operator delete來釋放空間

6、定位new表達式（了解）

定位new表達式是在已分配的原始內存空間中調用構造函數初始化一個對象。
使用格式：
new (place_address) type或者new (place_address) type(initializer-list)
place_address必須是一個指針，initializer-list是類型的初始化列表

使用場景：

定位new表達式在實際中一般是配合內存池使用。因為內存池分配出的內存沒有初始化，所以如果是自定義類型的對象，需要使用new的定義表達式進行顯示調構造函數進行初始化。

class A
{
public:
    A(int a = 0)
    : _a(a)
    {
    cout << "A():" << this << endl;
    }
    ~A()
    {
    cout << "~A():" << this << endl;
    }
private:
	int _a;
};
int main()
{
    // p1現在指向的只不過是與A對象相同大小的一段空間，還不能算是一個對象，因為構造函數沒
    有執(zhí)行
    A* p1 = (A*)malloc(sizeof(A));
    new(p1)A; // 顯示調用構造函數 注意：如果A類的構造函數有參數時，此處需要傳參
    p1->~A();
    free(p1);

    A* p2 = (A*)operator new(sizeof(A));
    new(p2)A(10);// 顯示調用構造函數
    p2->~A();
    operator delete(p2);
    
    return 0;
}

7、malloc/free和new/delete的區(qū)別

7.1 malloc/free和new/delete 相同點

都是從堆上申請空間，并且需要用戶手動釋放

7.2 malloc/free和new/delete 不相同點

1. malloc和free是函數，new和delete是操作符
2. malloc申請的空間不會初始化，new可以初始化
3. malloc申請空間時，需要手動計算空間大小并傳遞，new只需在其后跟上空間的類型即可，如果是多個對象，[]中指定對象個數即可
4. malloc的返回值為void*, 在使用時必須強轉，new不需要，因為new后跟的是空間的類型
5. malloc申請空間失敗時，返回的是NULL，因此使用時必須判空，new不需要，但是new需要捕獲異常
6. 申請自定義類型對象時，malloc/free只會開辟空間，不會調用構造函數與析構函數，而new在申請空間后會調用構造函數完成對象的初始化，delete在釋放空間前會調用析構函數完成空間中資源的清理文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-645426.html

到了這里，關于[C++] 一篇帶你了解C++中動態(tài)內存管理，new讓大家都有對象的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內容，請在右上角搜索TOY模板網以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章，希望大家以后多多支持TOY模板網！