前言：
本篇将介绍c/c++的内存空间结构与c++中对内存进行管理的用法，包括new，delete，operator new与operator delete，定位new以及与c中malloc和free的区别等，到stl容器的底层实现篇将会对内存操作进行模拟实现，会进一步加深对内存管理的理解。
目录
3.operator new与operator delete函数（不是运算符重载）
总结： 文章对c++的内存管理进行了简单的分析与介绍，异常，内存池等内容将在后面介绍。如有错误，请指正！
1.new与delete操作符
开空间：
//开空间
int* p1 = (int*)malloc(sizeof(int));
if (p1 == nullptr)
perror("malloc fail");
int* pp1 = new int;
free(p1);
delete pp1;
- new后需要使用delete进行内存释放（调用析构函数），不然一样会造成内存泄漏。
- new后面跟要开空间的类型。
- 与malloc相比，方便的是不用手动检查开辟空间失败的问题，这与底层实现有关。
开10个int空间：
//开10个int空间
int* p2 = (int*)malloc(sizeof(int) * 10);
if (p2 == nullptr)
perror("malloc fail");
int* pp2 = new int[10];
free(p2);
delete[] pp2;
- 使用new int [10]意思就是开辟10个int空间，申请一个10个int的数组。
- 注意new开辟的空间为10，是一组对象，所以销毁时要用配套的delete []进行所有元素的销毁即调用每一个元素的析构，也就是delete只会调用第一个数组元素的析构函数。对于基本类型，没有析构函数，二者没有区别。
初始化：
//初始化
int* p3 = new int(10);
int* p4 = new int[10] {1, 2, 3, 4};
delete p3;
delete[] p4;
p3是开辟或者说申请一个int，初始化为10；p4是开辟10个int，初始化后面给的数据，其它的初始化为0。
对于自定义类型：
class A
{
public:
A(int a)
:_a(a)
{
cout << "A()" << endl;
}
private:
int _a;
};
int main()
{
//开空间
int* p1 = (int*)malloc(sizeof(int));
if (p1 == nullptr)
perror("malloc fail");
int* pp1 = new int;
free(p1);
delete pp1;
//开10个int空间
int* p2 = (int*)malloc(sizeof(int) * 10);
if (p2 == nullptr)
perror("malloc fail");
int* pp2 = new int[10];
free(p2);
delete[] pp2;
//初始化
int* p3 = new int(10);
int* p4 = new int[10] {1, 2, 3, 4};
delete p3;
delete[] p4;
A* paa = new A(2);
return 0;
}new对于自定义类型，会调用它的构造函数进行初始化：
new之后可以传参，调用构造函数初始化：
注意如果没有默认构造，直接new是不行的；如果构造没有参数列表，new时传参也是不行的，都会报错。
new后面可以使用free释放，但是有时会出错，建议都配套使用，这与底层实现有关。
2.c/c++内存分布
这里补充复习一点内存的知识：
内存空间分布：
- 栈又叫做堆栈，用来存储非静态局部变量/函数参数/返回值等等，栈是向下增长的（也就是从高地址到低地址）。
- 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中的进程地址空间）。
- 堆用于程序运行时动态内存分配，堆是可以向上增长的。
- 数据段用来存储全局数据和静态数据。
- 代码段用来储存可执行的代码/只读常量。
来看3个例子，运用一下：
char char1[] = "abcd";
const char* pChar2 = "abcd";
int* ptr1 = (int*)malloc(sizeof(int));第一个，对数组名解引用*char，是存放在栈区还是常量区（代码段）？虽然字符串是存放在常量区的，但是数组存放在栈区，这里是将存放在常量区的字符串拷贝到栈区上，且这个字符数组是可以修改的。
第二个，我们要知道const修饰的是pChar2这个指针指向的空间，而pChar2这个指针是存放在栈区的；因为const修饰的是指针指向的空间，所以这块空间是在常量区的，所以这个字符数组不能修改。
第三个，ptr1是指针，是临时变量，存放在栈上的，而解引用*ptr1是代表指针指向的空间，这块空间是动态开辟的，所以是在堆上的。
3.operator new与operator delete函数（不是运算符重载）
首先强调new和delete是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在底层调用operator delete全局函数来释放空间。
//失败抛异常
int* p1 = (int*)operator new(sizeof(int));
//失败返回nullptr
int* p2 = (int*)malloc(sizeof(int));
if (p2 == nullptr)
perror("malloc fail");
我们要知道，operator new是malloc的封装，operator delete是free的封装。
new对于内置类型，会直接调用operator new分配内存（也就是调用封装在operator new中的malloc）；对于自定义类型，会先调用operator new分配内存，然后再调用构造函数初始化。new[]对于简单的类型，会直接计算出大小进行开空间，对于自定义类型，会在指针的前size_t个字节（不一定是4字节，应该是在指针前size_t个字节（32位是4，64位是8）大小写入数组大小，析构也是析构的指针大小减去这个size_t字节大小指向的空间，也就是说多开的用来存储数组大小的也要释放）写入数组的大小，然后调用对应次的构造函数，也就是说会额外存储数组的大小。
delete对于内置类型会直接调用free函数释放掉开辟的内存，对于自定义类型，会先调用析构函数清理掉new开辟空间中的资源，再调用operator delete也就是调用封装在其中的free释放掉这块开辟的空间。
为什么要封装呢？
机制在于失败了的处理不一样，malloc失败会直接返回空，而new或者delete失败则会抛异常（异常篇再分析）。
对于这样的，new时会先调用operator new []再调用operator new，只是多了一层封装，然后开辟空间，同时开辟空间时会在指针的前4个字节记录数组大小n，在构造时则会构造数组大小n次；delete时也是一样，先调用析构函数，会取出之前的数组大小，然后析构n次，再调用operator delete[],再调用operator delete，也就去调用free释放指针减size_t指向的这块空间（指针开始是指向new开辟的空间的，前面的存储数组大小这块空间也要释放）。
我们来看看如果不匹配使用操作符一定会报错的场景：
class A
{
public:
A()
:_a(nullptr)
{
_a = new int;
cout << "A()" << endl;
}
~A()
{
delete _a;
}
private:
int* _a;
};
int main()
{
A* p1 = new A[10];
delete[] p1;//正确
delete p1;//报错
free(p1);//报错
return 0;
}根据之前的知识，我们就能分析：
第一个正确，调用delete[]时先调用析构，取出之前存储的数组的大小n，析构n次，然后再调用operator delete[]，再调用operator delete，也就是调用free释放空间。
第二个报错，原因是没有使用配套的delete[]，此时释放指针指向空间的位置就不对了：
前面的空间没有被释放，导致了内存泄露。
第三个报错，没有配套使用，释放的空间位置不对。但是当我们不写析构函数时，编译器觉得析构函数不需要调用，就不会开这4个字节了，所以拿free或者delete释放也就没有问题，但是还是实际还是要配套使用。
4.malloc/free与new/delete的区别
共同点：
malloc/free和new/delete都是从堆上申请空间，并且需要用户手动释放。
不同点：
- malloc/free是函数，new/delete是操作符。
- malloc申请的空间不会初始化，new对于内置类型可以初始化，对应自定义类型会去调用构造函数初始化。
- malloc申请空间时，需要手动计算空间大小并传递参数，new只需要在后面跟上空间的类型即可，如果是多个类型，[]中指定对象个数即可。
- malloc返回值是void*，在使用时必须强转，new不需要，因为new后面跟的是空间类型。
- malloc申请空间失败时，返回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，不会调用构造函数和析构函数，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。
5.new失败后的抛异常
malloc失败后，开不到2G跳出循环。
new失败，抛异常，在异常篇会补充。
6.定位new
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为一个指针，initialize-list为类型的初始化列表。
class A
{
public:
A(int a=1)
:_a(a)
{
}
private:
int _a;
};
int main()
{
A aa;
A* p1 = (A*)malloc(sizeof(A));
if (p1 == nullptr)
{
perror("malloc fail");
}
//对一块已有的空间初始化
new(p1)A(1);
return 0;
}
那直接new不比使用malloc再定位new香吗？定位new适用于节省效率的场景，用于内存池申请的内存没有初始化：
先简单了解一下，
直接new就是直接去操作系统的堆去申请空间，然后再返回这块空间，访问慢；
而有了内存池，直接去内存池申请，申请到返回这块空间，如果没有申请到，就去
操作系统的堆上去申请大块内存，再返回给内存池，这样能提升效率。
类比去山下打水就是直接去操作系统申请空间，而去内存池是在家里的蓄水池里打水，
不够了再下山打水。
