int globalVar = 1;
static int staticGlobalVar = 1;
void Test()
{
	static int staticVar = 1;
	int localVar = 1;

	int num1[10] = { 1, 2, 3, 4 };
    int num2[] = { 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);
}

二、C语言中动态内存管理方式

malloc/calloc/realloc和free

malloc

free

calloc

realloc

三、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

new的用法：

delete的用法：

另外两种相匹配对应的：

new/delete操作内置类型

动态申请int和5个int数组，

int main()
{
	//动态申请int和5个int数组 函数和关键字
	//总结 malloc/free  和 new/delete 对于内置类型来讲没有本质区别，只有用法上的区别
	int* p1 = (int*)malloc(sizeof(int));
	int* p2 = (int*)malloc(sizeof(int) * 5);

	int* p3 = new int;
	int* p4 = new int[5];  //动态申请5个int空间

	free(p1);
	free(p2);

	delete p3;
	delete[]p4;

	p1 = nullptr;
	p2 = nullptr;
	p3 = nullptr;
	p4 = nullptr;
}

malloc/free 和 new/delete 对于内置类型来讲没有本质区别，只有用法上的区别

但要注意的是：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[ ]

小问题：

对于自定义类型

对于这样一个类A

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

private:
	int _a;
};

如果我们想要去申请自定义类型的空间时，我们可以使用malloc或者new，那么他俩有啥区别呢？

同样对于free与delete

关于调用自定义类型的实例

对于这样一个栈类

class Stack
{
public:
	Stack(int capacity =4)
		:_top(0)
		,_capacity(capacity)	
	{
		_a = new int[capacity];
	}
	~Stack()
	{
		delete[] _a;
		_top = _capacity = 0;
	}
private:
	int* _a;
	int _top;
	int _capacity;
};
int main()
{
	Stack st1; //st1在栈上

	//搞一个自己可以控制生明周期的

	Stack* pst2 = new Stack;//开空间+构造函数初始化
	//对象的指针

	delete pst2; //析构函数（清理对象中的资源）+释放空间

	return 0;
}

四、operator new与operator delete函数

对于开空间失败而言，C与C++不同之处

operator new

针对这个栈类实例

class Stack
{
public:
	Stack(int capacity =4)
		:_top(0)
		,_capacity(capacity)	
	{
		_a = new int[capacity];
	}
	~Stack()
	{
		delete[] _a;
		_top = _capacity = 0;
	}
private:
	int* _a;
	int _top;
	int _capacity;
};
int main()
{
	Stack st1; //st1在栈上

	//搞一个自己可以控制生明周期的

	Stack* pst2 = new Stack;//开空间+构造函数初始化
	//对象的指针

	delete pst2; //析构函数（清理对象中的资源）+释放空间

	return 0;
}

我们通过反汇编观察 new和delete的底层

通过反汇编我们发现给pst2开空间底层是调用了operator new这个函数

operator new 又是什么呢？

这个函数并不是直接提供给用户用的，实际上它是要对malloc的封装。operator new中调用malloc申请内存，失败以后，改为抛异常处理错误，这样才符合C++面向对象语言处理错误的方式

如果说没有operator new ，在调用new（因为new是操作符）的时候，就会被转换成指令 call malloc +call 构造函数，调用构造函数一般而言不会失败，调用malloc假如失败，就返回0，那么new也是返回0，但是这样就不符合C++处理错误的方式，所以C++就增加了operator new ，专门给new 用。

可以简单理解为：

operator new与operator delete函数的底层实现（了解）

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 operator 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申请空间成功时直接返回；申请空间失败，
尝试执行空 间不足应对措施，如果改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) _THROW1(_STD bad_alloc) {
 // try to allocate size bytes
 void *p;
 while ((p = malloc(size)) == 0)
 if (_callnewh(size) == 0)
 {
 // report no memory
 // 如果申请内存失败了，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 来释放空间的。

operator new与operator delete的类专属重载（了解）

针对这个list讲解

struct ListNode
{
	ListNode* _next;
	ListNode* _prev;
	int _data;

	ListNode(int val)
		:_next(nullptr)
		, _prev(nullptr)
		, _data(val)
	{}
	void* operator new(size_t n)  //这时候我就不在malloc申请
	{
		void* p = nullptr;
		p = allocator<ListNode>().allocate(1); //stl中的内存池--空间配置器
		cout << "memory pool allocate" << endl;
		return p;
	}
	void operator delete(void* p)
	{
		allocator<ListNode>().deallocate((ListNode*)p, 1);
		cout << "memory pool deallocate" << endl;
	}
};
class List
{
public:
	List()
	{
		_head = new ListNode(-1);
		_head->_next = _head;
		_head->_prev = _head;
	}
	void PushBack(int val)
	{
		ListNode* newnode = new ListNode(val); //这调用的是全局的operator new
		ListNode* tail = _head->_prev;
		tail->_next = newnode;
		newnode->_prev = tail;
		newnode->_next = _head;
		_head->_prev = newnode;
	}



	~List()
	{
		ListNode* cur = _head->_next;
		while (cur != _head)
		{
			ListNode* next = cur->_next;
			delete cur;
			cur = next;
		}
		delete _head;
		_head = nullptr;
	}
private:
	ListNode* _head;
};
int main()
{
	List l;
	l.PushBack(1);
	l.PushBack(2);
	l.PushBack(3);
	l.PushBack(4);
	l.PushBack(5);
	return 0;
}

给了一个list,使用的时候会用很多的节点，都是小块小块的内存，频繁的去找系统要内存效率可能会比较低，能不能让它动态申请内存的时候不要去找系统要，而是找内存池去申请内存，进而提高效率呢？

内存池的概念：

内存池是啥？

这两个就是我们在Listnode里实现的专属operator new 与operator delete，这样的话使用new就不会去调用全局的operator new（系统库里面的），而是调用我们自己写好的，实现链表节点使用内存池申请和释放内存，提高效率

void* operator new(size_t n)  //这时候我就不在malloc申请
	{
		void* p = nullptr;
		p = allocator<ListNode>().allocate(1); //stl中的内存池--空间配置器
		cout << "memory pool allocate" << endl;
		return p;
	}
	void operator delete(void* p)
	{
		allocator<ListNode>().deallocate((ListNode*)p, 1);
		cout << "memory pool deallocate" << endl;
	}

通过运行结果显示，确实调用了专属的operator new 与operator delete

五、new和delete的实现原理

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。

自定义类型

new的原理

调用operator new函数申请空间
在申请的空间上执行构造函数，完成对象的构造

delete的原理

在空间上执行析构函数，完成对象中资源的清理工作
调用operator delete函数释放对象的空间

new T[N]的原理

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
在申请的空间上执行N次构造函数

delete[]的原理

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
调用operator delete[]释放空间，实际在operator delete[]中调用operator delete来释放空间

实际上newT[N] 与delete [ ] 就是对 operator new与operator delete的封装

六、定位new表达式(placement-new) （了解）

定位new表达式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。

使用格式：

new (place_address) type 或者 new (place_address) type(initializer-list)

place_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构造函数进行初始化。

eg：对这样的一个类


class Test
{
public:
	Test(int data=0)
		: _data(data)
	{
		cout << "Test():" << this << endl;
	}
	~Test()
	{
		cout << "~Test():" << this << endl;
	}

private:
	int _data;
};
int main()
{
	Test* p = (Test*)malloc(sizeof(Test));
	new(p)Test(1);
	//new(p)Test;
	Test* p2 = new Test(2);
	delete p2;

	//等价于
	Test* p3 = (Test*)operator new(sizeof(Test));
	new(p3)Test(3);

	p3->~Test();
	operator delete(p3);
}

七、常见面试题

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
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

八、内存泄漏

什么是内存泄漏

什么是内存泄漏：内存泄漏指因为疏忽或错误造成程序未能释放已经不再使用的内存的情况。内存泄漏并不是指内存在物理上的消失，而是应用程序分配某段内存后，因为设计错误，失去了对该段内存的控制，因而造成了内存的浪费。

通俗一点来讲就是：动态申请的内存，不使用了，又没有主动去释放他，就存在内存泄漏

内存泄漏的危害

出现内存泄漏的进程正常结束，进程结束时这些内存会还给系统，不会有太大的危害
出现内存泄露的进程非正常结束，比如僵尸进程，危害很大，系统会越来越慢，甚至卡死宕机
需要长期运行的程序，出现内存泄漏，危害很大，系统会越来越慢，甚至卡死宕机--服务器程序，如操作系统、后台服务等等，出现内存泄漏会导致响应越来越慢，最终卡死

代码体现

void MemoryLeaks()
 {
 // 1.内存申请了忘记释放
 int* p1 = (int*)malloc(sizeof(int));
 int* p2 = new int;
 
 // 2.异常安全问题
 int* p3 = new int[10];
 
 Func(); // 这里Func函数抛异常导致 delete[] p3未执行，p3没被释放.
 
 delete[] p3;
 }

内存泄漏分类（了解）

C/C++ 程序中一般我们关心两种方面的内存泄漏：

堆内存泄漏(Heap leak)
堆内存指的是程序执行中依据须要分配通过malloc / calloc / realloc / new等从堆中分配的一块内存，用完后必须通过调用相应的 free或者delete 删掉。假设程序的设计错误导致这部分内存没有被释放，那么以后这部分空间将无法再被使用，就会产生Heap Leak。
系统资源泄漏
指程序使用系统分配的资源，比方套接字、文件描述符、管道等没有使用对应的函数释放掉，导致系统资源的浪费，严重可导致系统效能减少，系统执行不稳定。