【C/C++内存管理】——我与C++的不解之缘（六）

    在之前C一样学习过程中，学到过一些内存分布；现在先来看以下代码：

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);
}

    在C语言中，学习过C语言的动态内存管理方式：malloc /calloc /realloc /free

    由于C++是兼容C语言的，所以C语言的内存管理方式在C++当中也可以继续使用；但是，在一些方面，C语言的malloc /calloc /realloc /free使用起来就比较麻烦；

    因此C++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**。

void test()
{
	//动态申请一个int大小的空间
	int* p1 = new int;

	//动态申请一个int大小的空间，并初始化为520;
	int* p2 = new int(520);

	//动态申请十个int大小的空间(数组)
	int* p3 = new int[10];

	//动态申请十个int大小的空间(数组),并初始化
	int* p4 = new int[10] {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};

	delete p1;
	delete p2;
	//释放数组(多个内置类型)
	delete[] p3;
	delete[] p4;
}

    对于内置类型，new/delete 和malloc/free 差别不是很大；

    而对于自定义类型，最大的区别就是，**new和delete除了会开辟空间还会调用自定义类型的构造函数和析构函数。**

class A
{
public:
	A(int a = 1)
		:_a(a)
	{
		std::cout << "A()" << std::endl;
	}
	~A()
	{
		std::cout << "~A()" << std::endl;
	}
private:
	int _a;
};

int main()
{
	A* p1 = (A*)malloc(sizeof(A));
	free(p1);
	A* p2 = new A;
	delete p2;
	return 0;
}

  可以看到，malloc和free并没有调用构造函数和析构函数；

/*
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)

    以上是库里面的源代码，可以大致看出**operator new** 实际上也是通过malloc来申请空间，如果申请成功，就直接返回；如果失败就执行用户通过的空间不足应对措施，如果用户没有提供就**抛异常**。 **operator delete** 最终是通过free来释放空间的。

    这里简单使用一下抛异常和捕获异常（抛异常也是new和malloc的区别之一）

#include<iostream>
int main()
{
	int* p;
	do
	{
		p = new int[1024 * 1024];
		std::cout << p << std::endl;
	} while (p);
	return 0;
}

#include<iostream>
#include<exception>
int main()
{
	try
	{
		int* p;
		do
		{
			p = new int[1024 * 1024];
			std::cout << p << std::endl;
		} while (p);
	}
	catch (const std::exception& e)
	{
		std::cout << e.what() << std::endl;
	}

	return 0;
}

    如果动态申请内置类型的空间，new和malloc、delete和free 基本相似；

    所谓定位new 表达式是在已经申请好的内存空间中调用构造函数初始化一个对象。

    一般来说是配合内存池使用。因为内存池分配出来的内存没有初始化，所以如果是自定义类型的对象，就需要使用new的定义表达式进行显示的调用构造函数进行初始化。

#include<iostream>
class A
{
public:
	A(int a = 1)
		:_a(a)
	{
		std::cout << "A()" << std::endl;
	}
	~A()
	{
		std::cout << "~A()" << std::endl;
	}
private:
	int _a;
};
int main()
{
	//动态申请空间，malloc不会初始化
	A* p1 = (A*)malloc(sizeof(A));
	//new表达式，显示调用构造函数
	new(p1)A(99);
	//显示调用析构函数
	p1->~A();
	//释放空间
	free(p1);
	return 0;
}

    首先：malloc/free 和new/delete 的共同点是：从堆上申请空间，并且需要手动释放。

    在C语言内存管理中，提到过内存泄露，这里简单理解一下，在之后学习中会深入学习内存泄露以及避免内存泄露。