一、C/C++内存分布

一张图重温一下C/C++内存分布。

二、C++中动态内存管理

C++中的动态内存管理需要用到关键字new、delete。

2.1new/delete操作内置类型

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
	//动态申请一个整形的空间，没有初始化
	int* ptr1 = new int;
	//动态申请一个整形的空间，并初始化成10
	int* ptr2 = new int(10);
	//动态申请10个整形空间大小的数组，没有初始化
	int* ptr3 = new int[10];
	//动态申请10个整形空间大小的数组，全部初始化成0
	int* ptr4 = new int[10]{0};

	delete ptr1;
	delete ptr2;
	delete[] ptr3;
	delete[] ptr4;
	return 0;
}

2.2new/delete操作自定义类型

#include<iostream>
using namespace std;
class Vector
{
public:
	Vector()
	{
		cout << "Vector()默认构造函数调用" << endl;
	}
	Vector(int size,int capacity)
	{
		Size = size;
		Capacity = capacity;
		Arr = new int[Capacity] {0};
		cout << "Vector()有参构造函数调用" << endl;
	}
	~Vector()
	{
		cout << "~Vector()析构函数调用" << endl;
	}
private:
	int Size;
	int Capacity;
	int* Arr;
};
int main()
{
	Vector* ptrV1 = new Vector;
	delete ptrV1;
	return 0;
}

由上图可见new会调用自定义的构造函数、delete会调用自定义的析构函数。
所以在一些场景下大大方便了我们代码的编写。比如下图：

new在初始化的时候特别的灵活。比如：

#include<iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
	A(int val)
	{
		cout << "有参构造函数调用" << endl;
		Val1 = val;
	}
	A(const A& a)
	{
		cout << "拷贝构造函数调用" << endl;
		Val1 = a.Val1;
	}

private:
	int Val1;
};
int main()
{
	//方式1
	A* a1 = new A(10);
	//方式2
	A* a2 = new A[10]{ 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	//方式3
	A* a3 = new A[6]{ A(1),A(2),A(3),A(4),A(5),A(6) };
	return 0;
}

四、new和delete的实现原理

4.1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。

4.2自定义类型

• new的原理
  1.调用operator new函数申请空间
  2.在申请的空间上执行构造函数，完成对象的构造

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

• new T[N]的原理
  1.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
  2.在申请的空间上执行N次构造函数

• delete[]的原理
  1.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
  2.调用operator delete[]释放空间，实际在operator delete[]中调用operator delete来释 放空间

五、 定位new表达式(placement-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必须是一个指针，initializer-list是类型的初始化列表

#include<iostream>
using namespace std;
class Vector
{
public:
	Vector()
	{
		cout << "Vector()默认构造函数调用" << endl;
	}
	Vector(int size,int capacity)
	{
		Size = size;
		Capacity = capacity;
		Arr = new int[Capacity] {0};
		cout << "Vector()有参构造函数调用" << endl;
	}
	~Vector()
	{
		cout << "~Vector()析构函数调用" << endl;
	}
private:
	int Size;
	int Capacity;
	int* Arr;
};
int main()
{
	//Vector* ptrV1 = new Vector;
	//delete ptrV1;
	//Vector* ptrV2 = new Vector(0, 4);
	//delete ptrV2;
	Vector* ptrV3 = (Vector*)malloc(sizeof(Vector));
	Vector* ptrV4 = (Vector*)malloc(sizeof(Vector));
	new(ptrV3)Vector;
	new(ptrV4)Vector(0,4);

	ptrV3->~Vector();
	ptrV4->~Vector();

	
	return 0;
}

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。(以后再说)

六、总结

malloc/free和new/delete的区别

1.malloc和free是函数，new和delete是操作符。（operator new/operator new[]、delete/delete[]）
2.malloc申请的空间不会初始化，new可以初始化，而且初始化的方式特别的灵活。
3.malloc的返回值为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。
4.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。
5.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。