一、C/C++内存分布
二、C语言中动态内存管理方式
三、 C++中动态内存管理
- 3.1new/delete操作内置类型
- 3.2new和delete操作自定义类型
四、operator new与operator delete函数
- 4.1 operator new与operator delete函数（重点）
五、new和delete的实现原理
- 5.1内置类型
- 5.2自定义类型
六、定位new表达式(placement-new)
七、常见面试题

一、C/C++内存分布

程序中需要存储一些数据，那关于数据的分类主要有下面这几种：

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，建立栈帧最本质的作用是存储局部数据（即用即销毁）。
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
创建共享共享内存，做进程间通信。（Linux课程如果没学到这块，现在只需要了解一下）
堆用于程序运行时动态内存分配，堆是可以上增长的。
静态区/数据段–存储全局数据和静态数据。
常量区/代码段–可执行的代码/只读常量。

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);
}

C语言中动态内存管理方式：malloc/calloc/realloc/free
【面试题】
1. malloc/calloc/realloc的区别？
   sizeof(char2) = ____;      strlen(char2) = ____;
   sizeof(pChar3) = ____;     strlen(pChar3) = ____;
   sizeof(ptr1) = ____;
3. sizeof 和 strlen 区别？

在这里插入图片描述

二、C语言中动态内存管理方式

现在来看下面：
在这里插入图片描述

三、 C++中动态内存管理

C语言内存管理方式在C++中可以继续使用，但有些地方就无能为力，而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。
在这里插入图片描述

struct ListNode
{
	int _val;
	struct ListNode* _next;

	//开辟空间的同时也会调用构造函数进行初始化
	ListNode(int x)
		:_val(x)
		, _next(NULL)
	{}
};

struct ListNode* BuyListNode(int x)
{
	//只是单纯的开空间
	struct ListNode* newnode = (struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));
	//检查/
	newnode->_next = NULL;
	newnode->_val = x;
	return newnode;
}
int main()
{
	struct ListNode* n1 = BuyListNode(1);
	struct ListNode* n2 = BuyListNode(2);
	struct ListNode* n3 = BuyListNode(3);

	//开空间+调用构造函数初始化
	ListNode* nn1 = new ListNode(1);
	ListNode* nn2 = new ListNode(2);
	ListNode* nn3 = new ListNode(3);
	return 0;
}

在这里插入图片描述

要注意：申请和释放单个元素的空间，使用new和delete，申请和释放连续的空间，使用new和delete[],要注意匹配起来使用。

3.1new/delete操作内置类型

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[3];
  delete ptr4;
  delete ptr5;
  delete[] ptr6;
}

3.2new和delete操作自定义类型

另外编译器还是挺智能的，对这里进行了优化：这里直接进行构造，而不是构造+拷贝构造，故编译器在这里进行了一些优化。

四、operator new与operator delete函数

4.1 operator new与operator delete函数（重点）

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。
在这里插入图片描述

五、new和delete的实现原理

在这里插入图片描述

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

delete的原理

new T[N]的原理

delete[]的原理

六、定位new表达式(placement-new)

首先，我们要明确的是，自定义类型的对象才会自动的调用构造和析构函数，对于内置类型不会自定调用构造和析构函数。
定位new表达式(placement-new)已经不是单纯的new了，而是new的一些其他操作。
使用格式：

使用场景：

作用就是：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。
对于内置类型，构造函数是不可以自动调用的，但是如果想显式的对构造函数进行调用应该怎么办呢？
举个例子（显式调用构造函数），请看：

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

int main()
{
	//构造函数不能显式调用，我们之前构造函数都是自动调用的，那如果想显式调用该怎么办呢？
	//定位new表达式(placement-new)可以显式调用构造函数

	A* p1 = (A*)malloc(sizeof(A));
	new(p1)A;//注意A类的构造函数有参数时，此处需要传参，这已经不是new的用法了，而是new关键字的其他用法，叫做定位new
	p1->~A();//这里就是显式调用析构函数
	free(p1);
	return 0;
}

运行结果如下，请看：
在这里插入图片描述
我们可以看到调试结果，可以看到我们通过显式调用对象的构造函数来对对象进行初始化；当然也可以显式调用析构函数，这里就不进行演示了。
总结一下定位new表达式(placement-new)的用法：
malloc开好空间，要显式调用构造函数了（这里就是对已有的空间调用构造函数），如果想给参数的话可以这样，即new(p1)A(520);

七、常见面试题

7.1 malloc/free和new/delete的区别

malloc和free是函数，new和delete是操作符
malloc申请的空间不会初始化，new可以初始化
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
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
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
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