前言
接下来我们继续学习C++的内存管理。
1. C++/C中程序内存区域划分
C++将内存区域划分为四个部分，分别是栈区，堆区，静态区，常量区。
其中静态区又叫数据段，其中存储全局数据和动态数据。
常量区又叫代码区，其中存储只读常量和可执行代码。
栈里面存储函数参数，返回值，局部变量等。栈区由高地址向下增长。
堆里面存储动态内存分配的数据，堆区由低地址向上增长。
我们通过一个题来进一步了解这些区。
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？____
答案：
C C C A A
A A A D A B
下面来进一步解释这些问题：
前五个问题就不再进行讲解，重点讲解后六个问题。
“abcd”存储在常量区。
1. 对于char2，是数组名，并且是局部变量，所以是在栈区。
2. 对于*char2，即将数组名解引用，是存储在栈区里面的数组，里面包含“abcd”，因此还是在栈区。
3. 对于pchar3，是一个指针，在局部内，是在栈区。
4. *pchar3，即指向处于常量区的指针，解引用后在常量区。
5. ptr1是指针，在栈区。
6. *ptr1解引用后是malloc，即堆区。
2. C语言动态管理方式：malloc/realloc/calloc/free
malloc :开辟一片空间，不进行初始化。
calloc:开辟一片空间，将空间初始化为同一个数据。
realloc:扩展空间。
3. C++单独的内存管理方式
C语言的内存管理方式在C++中是可以继续使用的，但在有些地方就会乏力，所以C++提出了新的内存管理方式：new/delete。
3.1 new/delete 操作内置类型
int * ptr1 = new int;//动态申请一个int类型的空间
int *ptr2 = new int(10);//动态申请一个int类型的空间并将其初始化为10
int *ptr3 = new int[10];//动态申请10个int类型的空间
int *ptr4 = new int[3]{1,2,3};//动态申请3个int类型的空间并分别初始化
delete ptr1;
delete ptr2;
delete[] ptr3;
delete[] ptr4;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[]。
3.2 new/delete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：申请自定义类型的空间时，new会调用构造函数，delete调用析构函数，而malloc/free不会。
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。
对于operator new ：该函数通过malloc进行申请空间，申请成功则直接返回；如果申请失败则抛异常。
对于operator delete:该函数通过free进行释放空间。
5. new/delete的实现原理
5.1 内置类型
new/delete与malloc/free基本类似，不同的地方在于，new/delete申请和释放的是单个元素的空间，new[]/delete[]申请和释放的是连续空间，并且new在申请失败时抛异常，malloc则返回NULL。
5.2 自定义类型
new原理：
1. 调用operator new函数申请空间
2. 申请的空间上执行构造函数
delete原理：
1. 在空间上执行析构函数
2. 调用operator delete函数释放空间
new[]原理：
1. 调用operator new[]函数，在其中实际调用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[]原理：
1. 先执行N次析构函数
2. 调用operator delete[]释放空间，实际其中调用operator delete来释放空间。
6. malloc/free和 new/delete的区别
共同特点：都是在堆上申请空间，并且需要手动释放，不同的地方是：
1. malloc和free是函数，而new和delete是操作符
2. malloc申请的空间不能初始化，而new的对象可以初始化
3. malloc申请空间时需要手动计算空间大小并传递，而new只需要跟空间类型即可，对于多个对象，只需要加[n]即可
4. malloc返回值是void*，使用时需要强转，而new不需要，new后面跟空间类型
5. malloc申请空间失败返回null，使用时需要判空，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只会开辟空间，不会调用构造函数和析构函数，而new在申请空间后调用构造函数，在析构后调用delete操作符。