上图为C语言的内存管理，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。
1.new和delete操作符
1.1.new/delete操作内置类型
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[]
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。
1.2 new和delete操作自定义类型
class Test
{
public:
Test()
: _data(0)
{
cout<<"Test():"<<this<<endl;
}
~Test()
{
cout<<"~Test():"<<this<<endl;
}
private:
int _data;
};
void Test2()
{
// 申请单个Test类型的空间
Test* p1 = (Test*)malloc(sizeof(Test));
free(p1);
// 申请10个Test类型的空间
Test* p2 = (Test*)malloc(sizoef(Test) * 10);
free(p2);
}
void Test2()
{
// 申请单个Test类型的对象
Test* p1 = new Test;
delete p1;
// 申请10个Test类型的对象
Test* p2 = new Test[10];
delete[] p2;
}注意：在申请自定义类型的空间时，new会调用构造函数，delete会调用析构函数，而malloc与free不会。
1.3. 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，delete在底层通过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。
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
1.4malloc/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
2.内存泄露
内存泄露（memory leak）指的是在程序中动态分配的内存未被释放，导致这些内存无法再次被使用。内存泄露通常会导致程序的内存占用不断增加，最终可能会导致系统内存耗尽，影响程序的性能和稳定性。
2.1常见原因
-
遗漏
delete或free： 在动态分配内存后，如果忘记释放这块内存，就会发生内存泄露。 -
多次分配，未释放旧内存： 如果分配了新的内存，但没有释放之前分配的内存，旧内存就会泄露。
-
异常情况： 在分配内存后，如果程序遇到异常并退出，没有机会释放内存，可能会导致内存泄露。
-
不正确的指针管理： 如指针覆盖、丢失引用等，都会导致无法释放已经分配的内存。
2.2示例代码和分析
以下是一个内存泄露的示例代码：
#include <iostream>
using namespace std;
void CauseMemoryLeak() {
int* ptr = new int[100]; // 动态分配内存
// 忘记释放内存
}
int main() {
CauseMemoryLeak();
// 内存泄露：动态分配的内存没有释放
return 0;
}
在这个示例中，CauseMemoryLeak 函数中分配了 100 个 int 的内存，但没有调用 delete[] 来释放内存，从而导致内存泄露。
2.3检测内存泄露
-
工具和库：
- Valgrind：一个强大的工具，用于检测内存泄露和其他内存错误。
- AddressSanitizer：GCC 和 Clang 提供的工具，用于检测内存错误和泄露。
- Visual Studio 的内存检测工具：用于检测 Windows 平台上的内存问题。
-
智能指针：
- 使用 C++11 的
std::unique_ptr和std::shared_ptr等智能指针，可以自动管理动态分配的内存，从而减少内存泄露的风险。
- 使用 C++11 的
2.4防止内存泄露
-
使用智能指针：
#include <iostream> using namespace std; void CauseMemoryLeak() { int* ptr = new int[100]; // 动态分配内存 // 忘记释放内存 } int main() { CauseMemoryLeak(); // 内存泄露：动态分配的内存没有释放 return 0; } -
确保配对使用
new和delete：- 如果使用
new分配内存，确保在不再需要时使用delete释放内存。
- 如果使用
-
使用容器类：
- 例如
std::vector,std::string等，这些类会自动管理内存，减少内存泄露的风险。
- 例如
![PNG的存储方式[计算机原理]](https://i-blog.csdnimg.cn/direct/9974cbe78b2945348c76df5a239b720e.png)
