C/C++内存分布

在C/C++中关于内存的知识是非常重要的，只有清楚的了解内存的相关知识，才能更利于我们去编写代码、设计程序。
下面我们通过一张图来认识内存：

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. 内存映射段是高效的I/O映射方式，用于装载一个共享的动态内存库。用户可使用系统接口创建共享共享内存，做进程间通信。(做简单了解就行)
3. 堆用于程序运行时动态内存分配，堆是可以上增长的。
4. 数据段–存储全局数据和静态数据。
5. 代码段–可执行的代码/只读常量。

C语言中动态内存管理方式

C语言中动态内存管理是通过这一组库函数malloc/calloc/realloc/free

进行的，但我们现在只要重点关注malloc和free函数就行，因为它们和C++中的动态内存紧密相连。下面我们通过一组代码来了解这组库函数的用法。

void Test ()
{
int* p1 = (int*) malloc(sizeof(int));
free(p1);int* p2 = (int*)calloc(4, sizeof (int));//动态扩容
int* p3 = (int*)realloc(p2, sizeof(int)*10);
free(p3 );
p2=NULL;}

C++内存管理方式

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

void Test()
{// 动态申请一个int类型的空间int* ptr1 = new int;// 动态申请一个int类型的空间并初始化为10int* ptr2 = new int(10);// 动态申请5个int类型的空间int* ptr3 = new int[5];//动态申请5个int类型的空间，并初始化int* ptr4 = new int[5] {1,2,3,4,5}delete ptr1;delete ptr2;delete[] ptr3; delete [] ptr4;}

下面我们用一张图来对new/delete的配套使用做具体说明：

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[]，注意：匹配起来使用,不然容易出问题。

new和delete操作自定义类型

class A {
public://构造函数A(int a = 0): _a(a){cout << "A():" << this << endl;}//析构函数~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)); // Cint* p4 = new int; //C++
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。从这里的区别我们也可以看出来，new/delete就是为自定义类型专门设计的。

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。 那operator new 和operator delete 具体又是什么呢？

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（就是对malloc进行了一定的包装包装）。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. 在申请的空间时调用构造函数，完成对象的构造
   delete的原理：
3. 在空间上调用析构函数，完成对象中资源的清理工作
4. 调用operator delete函数释放对象的空间
   new T[N]的原理
5. 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
6. 在申请的空间上调用N次构造函数
   delete[]的原理
7. 在释放的对象空间上调用N次析构函数，完成N个对象中资源的清理
8. 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(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
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。

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)
//我们现在用malloc函数不初始化来模拟向内存池申请空间的情况
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));//相当于构造函数的显示化调用（构造函数本身不能被显示化调用）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(); //析构函数可以直接这样来显示化调用free(p1);A* p2 = (A*)operator new(sizeof(A));new(p2)A(10);//构造函数函数有单参数，传参p2->~A();operator delete(p2);return 0; }