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                                                🌹专栏🌹：C++入门

目录

前言

一、C/C++内存分配

二、 malloc、calloc、realloc、free

三、C++内存管理方式

3.1 new/delete 操作内置类型

3.2 new和detele操作自定义类型

四、operator new与operator delete函数

4.1 operator new与operator delete函数（重点）

五、new和delete的实现原理

5.1 内置类型

5.2 自定义类型

六、定位new表达式(placement-new) （了解）

七、malloc/free 和 new/delete的区别

前言

hello ，大家又来跟着bear学习了。一起奔向更好的自己

一、C/C++内存分配

这里通过一道题来复习一下内存分配

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);
}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？____

 globalvar我们发现他定义成全局变量，全局变量和静态变量一般都放在静态区。所以是选择C。

staticGlobalvar是静态的全局变量所以还是静态区，选C。

staticVar是test函数的静态变量所以还是放在静态区，选C。

localVar定义在test函数的int类型变量，局部变量一般放在栈里面。故选择A。

num1是一个int类型的数组还是局部变量储存在栈里面，选择A。

char2是一个char类型的数组，同理储存在栈里面，选择A。

*char2是对char进行解引用操作，类似于对指针解引用也就是得到char2数组里面的值，因为数组里面的值储存在栈里面。所以*char2还是在栈里面，选择A。

pChar3是const char类型的指针是一个局部变量储存在栈里面，故选择A。

*pChar3是对他进行解引用操作，但是pChar3是指向"abcd"这个地方，我们解引用也就是问"abcd"储存在哪里？（abcd是常量字符串）因为是常量所以储存在常量区也就是代码段里面。故选择D。

ptr1是一个int类型的指针，指针也是局部变量储存在栈里面。所以选择A。

*ptr1对也就是ptr1里面的数据储存在哪里？因为是动态开辟了一块空间。所以数据也储存在这块动态开辟的空间里面。动态开辟所以储存在堆里面。选择B。

二、 malloc、calloc、realloc、free

1. malloc：
功能：分配指定大小的内存块。
使用： void* malloc(size_t size); 
说明： malloc  分配的内存块中的值是未初始化的，即它们可能包含任意数据。因此，在使用  malloc  分配的内存之前，通常需要使用  memset  或其他方式来初始化内存。
2. calloc：
功能：分配指定数量的元素，每个元素大小为指定大小的内存块，并初始化为零。
使用： void* calloc(size_t num, size_t size); 
说明： calloc  会分配  num * size  字节的内存，并将所有位初始化为零。这在需要分配数组时特别有用，因为它确保了所有的元素都被初始化为零。
3. realloc：
功能：重新分配指定内存块的大小。
使用： void* realloc(void* ptr, size_t new_size); 
说明： realloc  用于调整之前使用  malloc  或  calloc  分配的内存块的大小。如果  ptr  是  NULL ，则  realloc  的行为类似于  malloc 。如果内存块被成功扩展或缩小， ptr  指向的内存块将被更新以反映新的大小。如果  new_size  小于或等于原始大小， realloc  可能不会改变内存块的大小，但仍然会返回指向原始内存块的指针（也就是失败了不改变原来那片空间，只有成功了才会改便之前的空间）。
注意事项：
这些函数返回的指针类型为  void* ，这意味着它们返回一个通用指针，可以被转换为任何类型的指针。
如果内存分配失败， malloc  和  calloc  会返回  NULL ，而  realloc  会返回  NULL  并且不会改变原始的内存块。
使用这些函数分配的内存需要在使用完毕后通过  free  函数释放，以避免内存泄漏。
这些函数是 C 语言中动态内存管理的基础，正确使用它们对于编写高效且稳定的程序至关重要。

三、C++内存管理方式

3.1 new/delete 操作内置类型

void Test()
{
// 动态申请一个int类型的空间
int* ptr4 = new int;
// 动态申请一个int类型的空间并初始化为10
int* ptr5 = new int(10);
// 动态申请10个int类型的空间
int* ptr6 = new int[3];
delete ptr4;
delete ptr5;
delete[] ptr6;
}

3.2 new和detele操作自定义类型

class A
{
public:
A(int a = 0)
: _a(a)
{
cout << "A():" << this << endl;
}
~A()
{
cout << "~A():" << this << endl;
}
private:
int _a;
};
int main()
{
// new/delete 和 malloc/free最大区别是 new/delete对于【自定义类型】除了开空间
还会调用构造函数和析构函数
A* p1 = (A*)malloc(sizeof(A));
A* p2 = new A(1);
free(p1);
delete p2;
// 内置类型是几乎是一样的
int* p3 = (int*)malloc(sizeof(int)); // C
int* p4 = new int;
free(p3);
delete p4;
A* p5 = (A*)malloc(sizeof(A)*10);
A* p6 = new A[10];
free(p5);
delete[] p6;
return 0;
}

 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。

四、operator new与operator delete函数

4.1 operator new与operator delete函数（重点）

/*
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)

五、new和delete的实现原理

5.1 内置类型

5.2 自定义类型

六、定位new表达式(placement-new) （了解）

class A
{
public:
A(int a = 0)
: _a(a)
{
cout << "A():" << this << endl;
}
~A()
{
cout << "~A():" << this << endl;
}
private:
int _a;
};
// 定位new/replacement new
int main()
{
// p1现在指向的只不过是与A对象相同大小的一段空间，还不能算是一个对象，因为构造函数没
有执行
A* p1 = (A*)malloc(sizeof(A));
new(p1)A; // 注意：如果A类的构造函数有参数时，此处需要传参
p1->~A();
free(p1);
A* p2 = (A*)operator new(sizeof(A));
new(p2)A(10);
p2->~A();
operator delete(p2);
return 0;
}

七、malloc/free 和 new/delete的区别

感谢大家的支持，我会继续努力创造出更好的博客。