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本篇文章主要介绍在C语言的内存管理的基础上，C++的内存管理方式

1.C\C++ 内存分布

C和C++内存分布主要是， 栈，堆，静态区（数据段），常量区（代码段），还有一块内存映射段。各个区别如下：

1. 栈（Stack）由操作系统自动管理，自动分配、自动释放，不需要手动申请释放。存放函数局部变量、函数形参、函数返回地址、临时变量。栈空间很小，一般几 MB，生长方向向下（向低地址增长）。函数调用结束，栈帧直接销毁，局部变量立刻失效。栈内存不会产生内存泄漏，但容易栈溢出，比如递归过深、定义超大局部数组。
2. 堆（Heap）由程序员手动管理，C 用malloc/free，C++ 用new/delete。需要手动申请内存，使用完必须手动释放，否则发生内存泄漏。堆空间很大，远大于栈，生长方向向上（向高地址增长）。用于存放程序运行时才确定大小的数据，动态开辟的对象、数组都放在堆上。堆内存释放后要避免野指针问题。
3. 静态区（数据段）分为初始化数据段、未初始化数据段 (BSS 段)。存放全局变量、static 静态变量。程序启动时分配，程序结束才释放，生命周期是整个程序运行周期。 初始化数据段：存放已经初始化的全局变量、static 静态变量； BSS 段：存放未初始化的全局变量、静态变量，程序加载时系统自动置 0。
4. 常量区 / 代码段（Text 段）代码段存放程序编译后的机器指令（二进制代码）；常量区一般附属在代码段，存放字符串字面量、const修饰的全局常量。该区域内存只读，不允许修改，尝试写操作会触发程序崩溃。生命周期贯穿整个程序，程序退出由系统回收。注意：局部 const 变量不在常量区，在栈上。
5. 内存映射段（mmap 映射区）位于堆和栈之间。用来做文件映射、动态链接库.so 加载、匿名内存映射。操作系统把磁盘文件直接映射到虚拟内存，程序可以直接像访问内存一样读写文件，不需要频繁 read/write 系统调用。也用于大内存分配，当 malloc 申请超大块内存时，系统不走堆，直接使用 mmap 开辟。这部分内存由操作系统管理。

下面我们结合代码和图片来理解一下：

2.C语言中动态内存管理方式：malloc/calloc/realloc/free

• malloc：申请 size 字节堆内存，内存不初始化。void* malloc(size_t size);
• calloc：申请 num 个、每个 size 字节的堆内存，分配后自动置 0。void* calloc(size_t num, size_t size);
• realloc：重新修改已有堆内存的大小，可以扩容也可以缩容，不一定在原地址操作。void* realloc(void* ptr, size_t new_size);
• free:就是把开辟的空间归还给操作系统。

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

void Test() { // 动态申请一个int类型的空间 int* ptr4 = new int; // 动态申请一个int类型的空间并初始化为10 int* ptr5 = new int(10); // 动态申请10个int类型的空间 int* ptr6 = new int[3]; delete ptr4; delete ptr5; delete[] ptr6; }

3.2new和delete操作自定义类型

使用new 为自定义类型开辟空间的方法和内置类型一样，delete 释放空间的使用方法也是一样的，但是和内置类型的区别是：new为自定义类型开辟空间后会调用构造函数，delete在释放空间前会调用析构函数。

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)); 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; }

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。

其次就是，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。

这里主要是说明，new在开辟空间后不需要像malloc那样检查是否为空，只要捕获异常即可。

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。

5.2自定义类型

new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[ N ]原理：

1.调用operatornew[]函数，在operatornew[]中实际调用operatornew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[ N ] 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

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
比如下面的程序：

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); p2->~A(); operator delete(p2); return 0; }

定位new表达式使用较多的场景是配合内存池使用，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。

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：
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释放