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1.回顾C/C++的内存管理
首先，我们来回顾一下内存中的区域划分，做一下下面的题目吧：
C语言中的内存管理方式：：malloc/calloc/realloc/free
void Test2()
{
// malloc/calloc/realloc的区别是什么？
//1.malloc只开空间
//2.calloc开空间，且会初始化
//3.realloc是扩容，原地扩/异地扩，
int* p1 = (int*)malloc(sizeof(int));
free(p1);
int* p2 = (int*)calloc(4, sizeof(int));
int* p3 = (int*)realloc(p2, sizeof(int) * 10);
// 这里需要free(p2)吗？
//不需要，realloc扩容时会释放原来的空间
free(p3);
}
2. 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。
2.1 new/delete对于内置类型
对内置类型那个来说，new/delete 与malloc()/free()没有区别。
new:对于内置类型来说，默认不初始化，但可以初始化。
注意：
- 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[ ]
- 尽量匹配起来使用。
int main()
{
//动态申请一个int空间
int* a = new int;
//动态申请一个int空间,并初始化为10
int* b = new int(10);
//动态申请一个10个整型的数组
int* parr1 = new int[10];
//动态申请一个10个整型的数组,并初始化
int* parr2 = new int[10]{ 1,2,3,4,5 };
delete a;
delete b;
delete[] parr1;
delete[] parr2;
return 0;
}
2.2 new/delete对于自定义
new/delete 和 malloc/free最大区别是： new/delete对于自定义类型除了开空间还会调用其构造函数和析构函数。
自动调用构造和析构
2.3 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，new其实就是operator new(malloc) + 构造函数
- delete在底层通过operator delete全局函数来释放空间，delete其实就是析构函数+operator delete(free)
operator new：该函数实际通过malloc来申请空间
void* __CRTDECL operator new(size_t size) _THROW1(_STD bad_alloc)
{
// try to allocate size bytes
void* p;
while ((p = malloc(size)) == 0) //调用malloc申请空间
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);
}
- 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，如果该应对措施用户设置了，则继续申请，否则抛异常；而malloc申请失败就只会有一个返回码，这就是malloc与operator new的区别。
我们可以观察一下它的汇编代码：
注意：
operator new 和operatordelete 与构造函数和析构函数处理的不是同一块空间。
2.4 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
2.5 定位new表达式
如果我们不让你使用new和delete，那么我们怎么管理对象的内存呢？
但是这样写又调用不了构造。
怎么办呢？
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
3. 常见面试题
一、 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：
- 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