前言

在我C语言阶段的博客中也有一篇关于动态内存管理的博客，点进来的各位若感兴趣可以去看看：C语言-动态内存管理

点进来的各位应该会对这张图很熟悉：

如果看了我上一篇博客中Linux里面进程的虚拟地址的话，应该是对这个比较了解了。在我没有学Linux前，对这块还是比较模糊的，学了之后简直是上了一个台阶，各位若是感兴趣的话也可看看：Linux进程概念

正式开始

几道热身题

各位若是觉得自己关于指针这块掌握得比较扎实的话，先给几道题来检验检验。

int globalVar = 1;
static int staticGlobalVar = 1;
void Test()
{
	static int staticVar = 1;
	int localVar = 1;
	int num1[10] = { 1, 2, 3, 4 };
	char char2[] = "abcd";
	const char* pChar3 = "abcd";
	int* ptr1 = (int*)malloc(sizeof(int) * 4);
	int* ptr2 = (int*)calloc(4, sizeof(int));
	int* ptr3 = (int*)realloc(ptr2, sizeof(int) * 4);
	free(ptr1);
	free(ptr3);
}

问题来了：

1. 选择题：
   选项: A.栈 B.堆 C.数据段(静态区) D.代码段(常量区)
   globalVar在哪里？____ staticGlobalVar在哪里？____
   staticVar在哪里？____ localVar在哪里？____
   num1 在哪里？____

   char2在哪里？____ *char2在哪里？___
   pChar3在哪里？____ *pChar3在哪里？____
   ptr1在哪里？____ *ptr1在哪里？____

2. 填空题：
   sizeof(num1) = ____;
   sizeof(char2) = ____; strlen(char2) = ____;
   sizeof(pChar3) = ____; strlen(pChar3) = ____;
   sizeof(ptr1) = ____;

答案：

都是比较基础的，这里大概过一下：

1. 栈又叫堆栈–非静态局部变量/函数参数/返回值等等，栈是向下增长的。
2. 堆用于程序运行时动态内存分配，堆是可以上增长的。
3. 数据段–存储全局数据和静态数据。
4. 代码段–可执行的代码/只读常量。

如果前面题对的不多，而且看了图还没懂，我建议把指针再好好学学(●’◡’●)。

C语言动态内存管理方式

简单回忆一下：
malloc / calloc / realloc / free
前三个是开的，free是放的。
malloc是光开辟，calloc是开辟并且初始化，realloc是追加空间。具体细节就不说了，都是C语言的时候学的。

看看这个：

void Test()
{
	int* p1 = (int*)malloc(sizeof(int));
	free(p1);
	// 1.malloc/calloc/realloc的区别是什么？
	int* p2 = (int*)calloc(4, sizeof (int));
	int* p3 = (int*)realloc(p2, sizeof(int)* 10);

	// 2.这里需要free(p2)吗？
	free(p3);
}

就说这么多，如果不清楚的话看看我最开始给的那篇博客。

C++内存管理

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。

new/delete操作内置类型

int main()
{
//C语言开单个int
	int* p1 = (int*)malloc(sizeof(int));
	if (p1 == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		exit(-1);
	}
//C++开单个int
	int* p2 = new int;
//C语言开4个int的数组
	int* p3 = (int*)malloc(sizeof(int) * 4);
	if (p3 == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		exit(-1);
	}
//C++开4个int的数组
	int* p4 = new int[4];
//C语言释放
	free(p1);
//C++释放
	delete p2;
//C语言释放
	free(p3);
//C++释放
	delete[] p4;
	return 0;
}

根据上面的代码就能看出来，C++要便捷不少。
如果在加上对于定义的数据初始化，C++会更简单：

注意一点：new[]用{}来初始化在C++11有效，C++98不支持。

对于内置类型而言：new / delete 和 malloc / free 没有本质上的区别，只有用法上的区别，new和delete用法稍微简化了一下。

但是对于自定义类型就不一样了。

new和delete对于内置类型

A类定义如下：

class A
{
public:
	A(int a = 0)
		: _a(a)
	{
		cout << "A():" << this << endl;
	}
	~A()
	{
		cout << "~A():" << this << endl;
	}
private:
	int _a;
};

new之后，会自动调用内置类型的默认构造函数来对类对象中数据进行初始化。
delete的时候会先自动调用内置类型的析构函数来先清理类对象中的数据，然后再释放类对象。

但是malloc和free不会调用。

结论：new/delete 是为自定义类型准备的。
不仅在堆申请出来，还会调用构造和析构初始化和清理。

new和delete还可以对内置类型开辟数组：

多出来的也是赋值为0。

还可以这样写：

注意：new/delete 和 new[]/delete[] 一定要配套使用，不然可能出现问题。尤其是对于内置类型。
给个例子：

new开辟失败

new开辟空间失败的时候是抛异常，至于什么是抛异常得到后面继承和多态再讲了，这里讲不了。反正记住new不需要再像malloc一样开辟完空间再用 if 判断一下指针是否为空了。

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。

来看一下反汇编：

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。

关于operator new函数：

关于operator delete函数:

上面的_free_dbg其实就是free

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

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

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。

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。

当我们用malloc生成了一个内置类型，但是我们没有对其进行初始化，这时候若类的成员函数是私有的，我们是无法调用构造函数来进行初始化的，想要初始化的话就得用定位new来实现。

例如：

或者下面这样：

能看到这个场景非常鸡肋，但是别的场景也讲不了，只能用这个了，定位new现阶段了解一下就行，知道咋用就ok。

面试常考：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：

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，如果是多个对象，[]中指定对象个数即可
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

到此结束。。。