【C/C++】内存管理
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1.C/C++内存分布
了解并理解C/C++中的内存分布对我们理解和写代码会有巨大的帮助。
正如，变量生命周期什么时候结束，栈区中存在哪些变量等等一些问题。
在我们理解C/C++内存分布后，这些问题都将被迎刃而解。
1.1题目引入
接下来，让我们下面这一段代码和相关问题。
1.选择题：
选项： A.栈 B.堆 C.数据段（静态区） D.代码区（常量区）golbalvar在哪里？___
staticGlobalVar在哪里？___
staticVar在哪里？ ___
localVar在哪里？ ___
num1在哪里？ ___
2.填空题：
sizeof(num1)=___
sizeof(char2)= ___ strlen(char2)=__
sizeof(pChar3)=___ strlen(pChar3)=__
sizeof(ptr1)=___
答案： 1.选择题： C C C A A
2.填空题： 40 5 4 4/8 4 4/8
1.2图解分析
解析：
首先让我们简单看看C/C++中程序内存是如何划分的
让针对我们上面的代码再进行一次图解
让我们看到 globalVar和staticGlobalVar两个变量 ，一个为全局变量，一个为静态的全局变量。
根据右边图解很容易看出来它们两个存在于数据区。
再来分析test函数里的变量，首先我们知道一个函数的调用是会建立栈区，这样我们就可以知道
在test函数里的变量最有可能在栈区。
staticVar被static修饰变为静态变量，存在于数据段，那么其他localVar，num1，char2等均在栈区
那么问题来了 ，char2中的内容为“abcd”常量，以及ptr1，ptr2，ptr3指向的内存空间是由malloc，calloc，realloc开辟的，是否也在栈区呢？
答案是，它们并不在栈区。“abcd”这类的常量是存储在代码区的，而由malloc，calloc，reaollc开辟的内存都存储在堆中。
到这里，上述题目中的每一个变量存在于哪一个区域就分析清楚了，你的答案是正确的吗，你心中的疑惑是否被迎刃而解了呢？
填空题中我们需要注意的是 strlen和sizeof的区别。
我们知道，strlen是测量字符串长度的库函数，sizeof是测量字符串大小的库函数。
在这个题目当中，“abcd”后面有一个‘/0’，sizeof碰见‘/0’会将它作为一个字符计算大小，而strlen碰见‘/0’会自动结束计算。
2.C/C++中动态内存管理方式
2.1 C中动态内存管理方式
C语言中动态内存管理方式：malloc/realloc/calloc/free
malloc，realloc，calloc，free的详细用法可以去查看官方文档，这里不做过多赘述。
2.2C++中动态内存管理方式new和delete
接下来，我们重点介绍C++中的动态内存管理方式。
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。
PS：new和delete是操作符，不是库函数
让我们看下面一段代码
new用法：
new后面直接加你想要申请的数据类型，如：int，float
并且new是可以对其进行初始化的， new+数据类型+(x)
同样，new也可以一次性申请多个空间，使用中括号即可 new+数据类型[x]
也可以初始化和申请多个空间结合起来 new+数据类型[x] { } 这里需要使用大括号来填写你想要初始化的数据。
delete用法：
delete用法很简单，与free相同，都是用来释放使用过的内存空间。
但是当使用delete释放连续多个空间，和new一样，需要加中括号 delete[]
PS：new和delete的使用一定要匹配起来，否则会出现意想不到的错误！
2.3new和delete操作自定义类型
class A
{
public:
A(int a = 0)
:_a(a)
{
cout << "A()" << endl;
}
~A()
{
cout << "~A()" << endl;
}
private:
int _a;
};
首先，我们来看看自定义类型
很奇怪，这里我没有进行调用构造函数和析构函数的操作，编译器却运行了。
malloc开辟空间并没有触发调用构造函数和析构函数的操作，而使用new和delete进行开辟空间却引发了构造函数和析构函数。
这正是new/delete 和 malloc/free最大区别 ：
new/delete对于自定义类型除了开辟空间还会调用构造函数和析构函数，而malloc和free不会。
3.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。
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。
与直接使用malloc空间不足返回空指针不同，new会抛异常。
operator delete: 该函数最终是通过free来释放空间的
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。
4.new和delete的实现原理
4.1对于内置类型
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。
4.2对于自定义类型
1.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。
2.delete的原理
1）在空间上调用析构函数，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
3.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
4.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
5.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
[]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