C++动态内存管理

1.C的动态内存管理细节

C语言使用malloc/calloc/realloc/free进行动态内存管理。

且需要成对使用，开辟空间使用完之后一定要free掉。

其中，malloc和realloc都是开辟一块空间，返回这块空间的起始地址。但二者有区别，malloc开辟空间返回首地址，realloc开辟空间，并且初始化这块儿空间，然后返回这块空间的首地址。

2.C动态管理在C++中的缺陷引入C++动态内存管理

在C语言中动态内存管理时存在一些缺陷。C语言中开辟空间使用完后只是简单的free掉，而C++中，使用new开辟空间，若为简单内置类型时，和C语言中几乎相同，而若为自定义类型时，开辟空间的同时并且要调用构造函数进行初始化，在delete时调用析构函数进行清理成员。

【malloc/free和new/delete的区别和联系?】
1. 它们都是动态管理内存的⼊⼜。
2. malloc/free是C/C++标准库的函数，new/delete是C++操作符。
3. malloc/free只是动态分配内存空间/释放空间。⽽new/delete除了分配空间还会
调⽤构造函数和析构函数进⾏初始化与清理（清理成员）。
4. malloc/free需要⼿动计算类型⼤⼩且返回值会void*，new/delete可⾃⼰计算类
型的⼤⼩，返回对应类型的指针。

3.C++动态内存管理基本语法和使用

new/delete动态管理对象。
new[]/delete[]动态管理对象数组。

new和delete需成对使用，例如：

4.C++提供的动态内存管理的底层实现及其接口operator new/delete/new[]/delete[]

C++的其他内存管理接⼜（placement版本）
void * operator new (size_t size);
void operator delete (void* p);
void * operator new [](size_t size);
void operator delete[] (void* p);
总结:
1. operator new/operator delete operator new[]/operator delete[] 和 malloc/free⽤法⼀样。
2. 他们只负责分配空间/释放空间，不会调⽤对象构造函数/析构函数来初始化/清理对
象。
3. 实际operator new和operator delete只是malloc和free的⼀层封装。

new做了两件事
1. 调⽤operator new分配空间。
2. 调⽤构造函数初始化对象。
delete也做了两件事
1. 调⽤析构函数清理对象
2. 调⽤operator delete释放空间
new[N]
1. 调⽤operator new分配空间。
2. 调⽤N次构造函数分别初始化每个对象。
delete[]
1. 调⽤N次析构函数清理对象。
2. 调⽤operator delete释放空间。

5.定位new表达式

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。
new (place_address) type
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。

#include <iostream>
using namespace std;


class Array
{
public:
	Array(size_t size = 10)
		: _size(size)
		, _a(0)
	{
		cout << "Array(size_t size)" << endl;
		if (_size > 0)
		{
			_a = new int[size];
		}
	}
	~Array()
	{
		cout << "~Array()" << endl;
		if (_a)
		{
			delete[] _a;
			_a = 0;
			_size = 0;
		}
	}
private:
	int* _a;
	size_t _size;
};


void test()
{
	// 1.malloc/free + 定位操作符new()/显⽰调⽤析构函数，模拟 new和delete 的⾏为
	Array* p1 = (Array*)malloc(sizeof(Array));
	new(p1) Array(100);
	p1->~Array();
	free(p1);
	// 1.malloc/free + 多次调⽤定位操作符new()/显⽰调⽤析构函数，模拟 new[]和delete[]
	//的⾏为
	Array* p2 = (Array*)malloc(sizeof(Array) * 10);
	for (int i = 0; i < 10; ++i)
	{
		new(p2 + i) Array;
	}
	for (int i = 0; i < 10; ++i)
	{
		p2[i].~Array();
	}
	free(p2);
}



int main()
{
	test();
	return 0;
}

6.delete[] 析构函数调用细节剖析

（1）new 首先调用operator new()，再调用malloc()，再调用构造函数，最后返回空间首地址。

（2）delete 首先调用析构函数，再调用operator delete()，最后free。

（3）new[] 显示定义析构函数时，会多开4个字节存储对象个数。首先调用operator new[]，进而调用operator new()，malloc，构造函数（count次），返回首地址。

（4）delete[] 调用析构函数（count次），再调用operator delete[]，operator delete()，最后free。

具体过程如下图所示：