内存管理
1 C++ 的内存分布2 C语言的内存管理3 C++的内存管理3.1 内置类型操作3.2 自定义类型操作
4 operator new与operator delete函数（重点）5 new和delete的实现原理5.1 内置类型5.2 自定义类型new的原理delete的原理new T[ N ] 的原理lete[]的原理
6 总结malloc/free和new/delete的区别
Thanks♪(･ω･)ﾉ谢谢阅读！！！下一篇文章见！！！
1 C++ 的内存分布
内存管理是十分重要的内容，企业开发中多有服务器宕机的大事故，比如：
B站崩了两次： 2023年3月5日晚20:20左右，许多网友表示在使用B站时，手机和电脑端都无法访问视频详情页，且手机端无法查看收藏夹与历史记录。 8月4日晚间，距离上次事故5个月后，又有许多网友反馈B站图片（视频封面）无法加载、视频无法打开、视频一直在缓冲。腾讯一级事故： 2023年3月29日凌晨，腾讯旗下的微信和QQ等业务曾出现崩溃状况，包括微信语音对话、朋友圈、微信支付，以及QQ文件传输、QQ空间和QQ邮箱在内的多个功能无法使用。
其中内存管理可能占有一定原因，只有我们打好内存管理的基础才能为大家做出贡献，那不然就只能赶快跑路了。 首先我们就要了解内存分布的情况是什么样的。
其中
栈又叫堆栈—非静态局部变量、函数参数、返回值等等。最重要的栈是向下增长的！空间有限但效率较高。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。用户可以使用系统接口创建共享内存，叫做进程间通信。堆用于程序运行时的动态内存分配，注意堆是向上增长的。会产生内存碎片（如果不停开辟空间会导致内存浪费）且效率较慢。数据段—储存全局数据和静态数据。代码段—可执行的代码 / 只读常量。
堆和栈是我们常用到的区域，栈不需要我们进行管理，需要我们多加注意的就是堆区域
2 C语言的内存管理
我们回忆一下C语言的内存管理，大概是下面四个函数的使用：
malloc 直接开辟空间calloc 开辟并初始化空间realloc 扩容free 释放
接下来我们来看C++ 的内存管理，来欣赏祖师爷的绝妙手笔~
3 C++的内存管理
首先C语言的内存管理可以在C++中使用，但是有些地方就显得比较复杂，因此我们需要C++的内存管理 C++的内存管理是通过new 操作符 和 delete 操作符来实现的。
3.1 内置类型操作
首先来看对于内置类型的操作：
int main(){
//开辟申请一个int的空间
int* p1 = new int;
//开辟申请一个int的空间，并初始化为10
int* p2 = new int(10);
//开辟申请 3 个int的空间
int* p3 = new int[3];
//开辟申请 3 个int的空间，并初始化为1,2,3
int* p4 = new int[3] {1, 2, 3};
//释放空间
delete p1;
delete p2;
delete[] p3;
delete[] p4;
return 0;
}
通过一个new 就可以完成复杂的开辟空间操作。
注意： 每次使用完空间，一定要释放掉。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。
3.2 自定义类型操作
对于自定义类型 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 来看使用：
#include"Date.h"
int main() {
Date* p1 = new Date(2024, 2, 28);
p1->show();
delete p1;
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
4 operator new与operator delete函数（重点）
new 和 delete 是用户进行动态内存申请和释放的操作符，而 operator new与operator delete 是系统提供的全局函数，new 在底层就是通过调用operator new 来申请空间，delete就是通过operator delete 来释放空间。 到这里我们大概就知道了operator new与operator delete函数应该是对 malloc 和 free的封装。 我们进入反汇编就可以验证这一点：
// new() Fallback Ordering
//
// +----------+
// |new_scalar<---------------+
// +----^-----+ |
// | |
// +----+-------------+ +----+----+
// |new_scalar_nothrow| |new_array|
// +------------------+ +----^----+
// |
// +------------+----+
// |new_array_nothrow|
// +-----------------+
_CRT_SECURITYCRITICAL_ATTRIBUTE
void* __CRTDECL operator new(size_t const size)
{
00007FF7C6A17D60 mov qword ptr [rsp+8],rcx
00007FF7C6A17D65 sub rsp,38h
for (;;)
{
if (void* const block = malloc(size))
00007FF7C6A17D69 mov rcx,qword ptr [size]
00007FF7C6A17D6E call malloc (07FF7C6A11401h)
00007FF7C6A17D73 mov qword ptr [rsp+20h],rax
00007FF7C6A17D78 cmp qword ptr [rsp+20h],0
00007FF7C6A17D7E je operator new+27h (07FF7C6A17D87h)
{
return block;
00007FF7C6A17D80 mov rax,qword ptr [rsp+20h]
00007FF7C6A17D85 jmp operator new+4Bh (07FF7C6A17DABh)
}
if (_callnewh(size) == 0)
00007FF7C6A17D87 mov rcx,qword ptr [size]
00007FF7C6A17D8C call _callnewh (07FF7C6A1150Ah)
00007FF7C6A17D91 test eax,eax
00007FF7C6A17D93 jne operator new+49h (07FF7C6A17DA9h)
{
if (size == SIZE_MAX)
00007FF7C6A17D95 cmp qword ptr [size],0FFFFFFFFFFFFFFFFh
00007FF7C6A17D9B jne operator new+44h (07FF7C6A17DA4h)
{
__scrt_throw_std_bad_array_new_length();
00007FF7C6A17D9D call __scrt_throw_std_bad_array_new_length (07FF7C6A1170Dh)
}
00007FF7C6A17DA2 jmp operator new+49h (07FF7C6A17DA9h)
else
{
__scrt_throw_std_bad_alloc();
00007FF7C6A17DA4 call __scrt_throw_std_bad_alloc (07FF7C6A111E0h)
}
}
// The new handler was successful; try to allocate again...
}
00007FF7C6A17DA9 jmp operator new+9h (07FF7C6A17D69h)
}
00007FF7C6A17DAB add rsp,38h
00007FF7C6A17DAF ret
显然operator new与operator delete函数应该是对 malloc 和 free的封装。
5 new和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，需要我们来判断异常
5.2 自定义类型
new的原理
调用 operator new 函数申请空间在申请的空间上执行构造函数，完成对象的构造。
delete的原理
在空间上执行析构函数，完成资源清理工作。调用operator delete函数释放空间。
new T[ N ] 的原理
调用operator new [ ]函数，在operator new[ ]实际调用operator new 函数完成N个对象空间的申请。在申请的空间执行N次构造函数。注意 开辟空间会多开一些来储存个数N。
lete[]的原理
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调用operator delete[]释放空间，实际在operator delete[]中调用operator delete来释放空间
6 总结
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
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