1.C/C++内存分布
- 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。
- 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。（后续Linux学习中会深入学习）
- 堆用于程序运行时动态内存分配，堆是可以向上增长的。
- 数据段(静态区)–存储全局数据和静态数据。
- 代码段(常量区)–可执行的代码/只读常量。
2.C语言中动态内存管理方式
1.malloc（Memory Allocation）
定义：void*malloc(size_t size);
功能：分配一块指定大小的内存空间，并返回指向该内存空间的指针。
参数：size_t size：需要分配的内存大小（以字节为单位）。
返回值：成功时返回指向分配内存的指针。失败时返回 NULL。
特点：分配的内存空间的内容是未初始化的，即内存中的值是随机的。如果分配失败（例如内存不足），返回 NULL。需要处理内存分配失败的情况。
2.calloc（Clear Memory Allocation）
定义:void* calloc(size_t num, size_t size);
功能：分配一块内存空间，并将该内存空间初始化为零。
参数：size_t num：分配的元素数量。size_t size：每个元素的大小（以字节为单位）。
返回值：成功时返回指向分配内存的指针。失败时返回 NULL。
特点：分配的内存空间的内容被初始化为零。如果分配失败，返回 NULL。实际分配的内存大小为 num * size。
- realloc（Re-Allocation）
定义:void* realloc(void* ptr, size_t size);
功能：重新分配一块内存空间，其大小由 size 参数指定。
参数：void* ptr：指向之前分配的内存空间的指针。
size_t size：新的内存大小（以字节为单位）。
返回值：成功时返回指向重新分配内存的指针。失败时返回 NULL，但原内存空间不会被释放。
特点:
1.如果 ptr 是 NULL，realloc 的行为等同于 malloc。
2.如果 size 为零，realloc 的行为等同于 free。
3.如果新的内存大小大于原内存大小，超出部分的内容是未定义的。
4.如果新的内存大小小于原内存大小，超出部分的内容会被截断。
5.如果重新分配失败，原内存空间仍然有效。
问题1详见上述三个函数介绍
问题2不需要free(p2)：
若原地扩容，p2,p3指向同一个地址，只需free一次。
若异地扩容，p2指向的原地址被释放，原数据已复制到新内存空间中，p3指向该空间地址，只需free(p3)即可。
这里涉及到realloc的扩容问题：
原地扩容：若原内存块后方有足够大小的连续空闲空间，直接扩展内存区域，保留原有数据，返回原指针。
异地扩容：若原内存块后空间不足，则分配新内存块，复制原有数据到新内存中，释放旧内存，返回新指针。
3.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
3.1new/delete操作内置类型
注意：
1.free是返回内存空间的使用权限而非物理销毁，原空间数据还存在，原地址不变。
2.delete会调用析构并释放内存，释放的内存可能被系统收回并重新分配，导致后续操作中原指针指向的地址发生变化，编译器不同也会影响结果。
重点是知道当一个指针被释放了之后，他的值就应该被我们置为NULL。
与C语言对比
1.申请空间并初始化
2.申请数组大小空间
内置类型限制：C++11前不允许动态数组直接初始化，C++11后需编译器支持且语法严格。自定义类型支持
语法格式
动态申请内置类型数据：new/malloc除了用法上面，其他没什么区别
3.2new/delete操作自定义类型
动态申请了一个A类型的空间
动态申请了4个A类型的空间并初始化
可以看出，针对自定义类型函数，new会开空间后调用构造函数，delete会先调用析构函数再释放空间
需注意，new/delete，malloc/free一定要搭配使用，不然针对一些情况在不同的编译器上会产生错误。
4.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。
int main()
{int* p1 = nullptr;try{do{//p1 = (int*)malloc(1024 * 1024);p1 = new int[1024 * 1024];cout << p1 << endl;} while (p1);}catch (const exception& e){cout << e.what() << endl;}return 0;
}
用try—catch语句来捕获异常，后续会深入学习
这里是底层，了解即可
new的实现原理
可知new是通过调用operator new来开空间，而operator new又包含malloc的用法，只是面对申请空间失败的返回值不同，最后call构造函数的地址来进行初始化。
delete的实现原理
delete会先调用析构函数，再调用operator delete最终也是free来释放空间的.
- operator new封装了malloc函数，失败时抛异常，malloc返回NULL
- operator delete封装了free函数
5.总结new与delete的实现原理
5.1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。
5.2自定义类型
- new的原理
1 调用operator new函数申请空间
2. 在申请的空间上执行构造函数，完成对象的构造
- delete的原理
1.在空间上执行析构函数，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
- 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
- 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
6.定位new表达式(placement-new)（了解）
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。
内存池是从内存中获取内存，但并没有初始化，在需要频繁申请和释放内存的场景下更方便我们获取内存。除内存池之外，还有线程池，连接池等池，统称为池化技术，后续会深入学习。
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);//带参的定位newp2->~A();operator delete(p2);return 0;
}
定义与作用
定位new仅负责在指定内存地址调用对象的构造函数，不分配内存，适用于需要精确控制内存位置或复用内存的场景
注意事项
定位new的构造对象不会自动调用析构对象不会自动调用析构函数，需手动调用。若在同一内存区多次构造对象，需手动管理生命周期。
7.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：
- malloc和free是函数，new和delete是操作符
- malloc申请的空间不会初始化，new可以初始化
- 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
- 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
- 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
- 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
8.内存泄漏
什么是内存泄漏：
内存泄漏指因为疏忽或错误造成程序未能释放已经不再使用的内存的情况。内存泄漏并不是指内存在物理上的消失，而是应用程序分配某段内存后，因为设计错误，失去了对该段内存的控制，因而造成了内存的浪费。
内存泄漏的危害：
普通程序内存泄漏影响不大，进程正常结束会释放资源。
长期运行的程序出现内存泄漏，影响很大，如操作系统、后台服务等等，出现内存泄漏会导致响应越来越慢，最终卡死。
内存泄漏分类
- 堆内存泄漏(Heap leak)
堆内存指的是程序执行中依据须要分配通过malloc / calloc / realloc / new等从堆中分配的一块内存，
用完后必须通过调用相应的 free或者delete 删掉。假设程序的设计错误导致这部分内存没有被释放，那
么以后这部分空间将无法再被使用，就会产生Heap Leak
- 系统资源泄漏
指程序使用系统分配的资源，比方套接字、文件描述符、管道等没有使用对应的函数释放掉，导致系统资源的浪费，严重可导致系统效能减少，系统执行不稳定。