【C++】动态内存管理
- new和delete
- 用法
- 内置类型
- 自定义类型
- 抛异常
- 定位new
- 刨析new和delete的执行与实现逻辑
- 功能执行顺序
- new
- delete
- 功能实现
- operator new与operator delete
- malloc free与new delete的总结
在我们学习C++之前
在C语言中常用的动态内存管理的函数为： malloc calloc realloc free
在我们学习了C++后，也迎来了新的动态内存管理的操作符
new
new和delete
用法
内置类型
//对应类型指针接收 申请的类型
int* p1 = new int；
//将创建的int变量赋值为3
int* p2=new int(3);
//申请多个int对象，并将其赋值为1和2
int* p3 = new int[2] {1, 2};
//将new申请的空间进行释放
delete p1;
delete p2;
//与new[]配合使用
delete[] p3;
从这上面我们可以看到new其实也没有什么特别出彩的地方，初始化和申请多个对象，老哥俩也都能做到
但是我们要看的是C++对于C的区别可不是内置类型，而是自定义类型。
自定义类型
这里是malloc的自定义类型的开辟内存方法
class A
{
public:
A(int x = 3)
:_x(x)
{
}
~A()
{
}
private:
int _x;
};
int main()
{
A* A1 = (A*)malloc(sizeof(A));
free(A1);
}
接下来是new的申请内存的使用。
class A
{
public:
A(int x = 3)
:_x(x)
{
cout << "构造";
}
~A()
{
cout <<"\n" << "析构";
}
private:
int _x;
};
int main()
{
A* A1 = new A(3);
delete A1;
}
这里看到结果，相信大家就看到new的一部分优势了。
new会自动调用构造函数，delete会自动调用析构函数，而free和malloc做不到
这就使new可以对开辟的对象进行初始化，而malloc做不到
抛异常
在使用malloc中时，当遇到申请空间失败时，会进行返回空地址的。
就是通过返回值来表示错误
int main()
{
while (malloc(sizeof(1024 * 1024)))
{
}
}
这个代码就是不挺向堆区申请空间，直到malloc返回指针为空时结束
而在C++中，更偏向抛异常的表示方法。
int main()
{
int* p1=nullptr;
do
{
p1=new int[1024 * 1024];
} while (p1);
}
这里不停申请会出现错误
new在使用的时候会对申请空间的错误进行抛出异常。
这个时候想要看到什么地方出错，就需要对异常进行捕获。
int main()
{
int* p1=nullptr;
try {
do
{
p1=new int[1024 * 1024];
} while (p1);
}
catch (const exception& e)
{
cout << e.what() << endl;
}
}
这里就成功将错误展示了出来。
定位new
经过上面，我们知道new具有初始化对象的功能，这是malloc不曾具有的。
所以这个时候就引出了new的一个特殊用法。
不需要new来申请和销毁空间，只是对对象进行初始化
用法：
new (place_address) type
class A
{
public:
A(int member=13)
{
_member = member;
}
~A()
{
cout << "\n" << "析构";
}
private:
int _member;
};
int main()
{
//这里的A1只是一个地址，没有进行初始化。
A* A1 = (A*)malloc(sizeof(A));
//这里通过new来调用构造函数 地址 类型 构造函数的参数
new (A1) A (1);
}
这个一般来讲都是用在池化技术里的。
博主也没学到哪，所以只能稍微简单讲下
为了提高效率，所以会选择一次申请一块空间
刨析new和delete的执行与实现逻辑
这里我们从上面能看到new和delete具有以下功能
1.开辟/销毁 空间
2.抛出异常
3.调用 构造/析构 函数
功能执行顺序
这里就随便写个代码来解释它的执行
class A
{
public:
A()
{
_member = new int;
}
~A()
{
cout <<"\n" << "析构";
delete _member;
}
private:
int* _member;
};
int main()
{
A* A1 = new A;
}
new
通过这上面的顺序，我们能知道new一个对象所走的步骤
我们初心是为了理清楚
1.开辟空间
2.抛出异常
3.调用 构造 函数
这三步的步骤顺序。
这里为了让大家看得清楚一点，就稍微标记一下
这里我们就能看到，对于new来说
需要进行的操作步骤是：
1.用malloc来向堆区申请空间
2.对malloc进行判断，是否出错。
3.调用构造函数
delete
而delete就很简单了
这是new所走的步骤。
这里我们能看到每个变量都层层指向
所以我们原路返回，一个一个回头销毁就行
这里我们也进行标记一下
所以delete的执行顺序为
1.调用构造函数
2.用free来向堆区申请空间
3.对free进行判断，是否出错。
功能实现
这里我们知道了new和delete的底层执行顺序
这里就要来了解一下他们的实现的方式了。
1.开辟/销毁 空间
2.抛出异常
3.调用 构造/析构 函数
我们的目标是要实现这三个功能。
销毁/开辟空间，在C语言中不就有现成的吗
free和malloc函数。
所以实现第一步直接调用malloc和free即可
第二步抛出异常就是按照情况进行判断，然后进行异常的捕获
第三步调用构造析构函数不难，直接调用就可以
operator new与operator delete
这里的operator new和operator delete
是设计的全局函数，专门为new和delete的实现的函数
主要的作用是实现前两步：
1.开辟/销毁 空间
2.抛出异常
这里就能写出new和delete的实现逻辑了
malloc free与new delete的总结
综上所述
new和delete在实现的过程中调用了free和malloc的函数。
所以可以说
new和delete可以说是为了让内存开辟更适合面向对象语言的使用而诞生的
所以与其说new和malloc的区别，不如说new对于malloc的提升有哪些
提升：
1.
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
2.
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
3.
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
4.malloc不会对申请的空间进行初始化，new可以对申请内存进行初始化。
