C++内存管理 （new、delete）知识点+完整思维导图+实操图+深入细节通俗易懂建议收藏

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绪论

我成功是因为我有决心，从不踌躇。——拿破仑 

本章是关于c++内存管理的文章，字数不多，内容简单，希望对你有所帮助！！

话不多说安全带系好，发车啦（建议电脑观看）。

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附：红色，部分为重点部分；蓝颜色为需要记忆的部分（不是死记硬背哈，多敲）；黑色加粗或者其余颜色为次重点；黑色为描述需要

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思维导图：

要XMind思维导图的话可以私信哈

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目录

绪论

1.C/C++内存分布

2.c++中的内存管理方式（new 、 delete）

3.new 和 delete 的底层

4.malloc 、free 与 new 、delete 的区别：

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1.C/C++内存分布

知识点：

C/C++中的程序内存分布的区域主要有：
内核空间，栈，堆，内存映射区，静态区（数据段），常量区（代码段）。

细节：

1. 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。
2. 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。（Linux课程如果没学到这块，现在只需要了解一下）
3. 堆用于程序运行时动态内存分配，堆是可以上增长的。
4. 数据段--存储全局数据和静态数据。
5. 代码段--可执行的代码/只读常量

如下图：

练习：

//分析下面数据在内存的哪一个区域
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);
//此处并不需要对ptr2进行释放，因为其指向的空间可能和ptr3一样，释放ptr3即可
free(ptr3);
}

分析如下图：

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2.c++中的内存管理方式（new 、 delete）

知识点：

我们在C语言中已经学过如何开辟内存（malloc 、 calloc 、 realloc）、和释放内存（free）了，但是其实用起来并不太方便（在我们申请后还需要去判断是否申请成功）

所以在c++中进行了一定的改变创建了new，原理一样也是向堆上去申请空间，但是此时如果未申请成功的话，他会直接报错，而不是返回一个NULL（这主要是因为c++是面向对象的而C语言是面向过程的）

细节：

具体使用方法（语法）：

1. 类型 * ptr = new 类型;（申请类型大小的空间）

delete ptr; （释放）

类型 * ptr =  new 类型[n] (申请类型大小的n个空间)

delete[] ptr; （释放）

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1. 对申请的空间进行初始化

类型 * ptr = new 类型(n) （对申请的内存初始化为n）

类型 * ptr = new 类型[n]{a,b,c ...} （对申请的多个空间进行按顺序初始化为 a 、b 、c .... 不写则初始化为0）

c++与C语言的对比以及一些更加详细的细节如下代码的注释中（很重要一定要细看）：

 #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include
int main()
{
	//c:
	int* ptr1 = (int*)malloc(sizeof(int));
	free(ptr1);
 
	//c++:
	int* ptr2 = new int;//此时和上面的申请的空间是一样的其大小也是一个整形的大小
	delete ptr2;//释放也是一样
 
	//c:
	int* ptr3 = (int*)malloc(sizeof(int) * 10);
	free(ptr3);
 
	//c++:
	int* ptr4 = new int[10];//此时和上面的申请的空间是一样也是10个整形的大小
	delete[] ptr4;
 
	//c:
	//malloc不会进行初始化，我们只能另写一个程序进行初始化
 
	//c++:
	//c++就能直接在申请空间的同时进行初始化工作
	//具体如：
	int* ptr5 = new int(10);//注意这里时圆括号 ， 和创建多个对象的方括号不一样
	delete ptr5;
 
	//对申请多个空间的也能进行初始化
	int* ptr6 = new int[10]{};//用中括号进行初始化，什么都不写时表示申请的空间初始化为0
	delete[] ptr6;
 
	int* ptr7 = new int[10]{1,2,3};//部分初始化，剩下没写的初始化为0
	delete[] ptr7;
 
 	A* ptr8 = new A[3];//此处假如A类型没有默认构造的话是不行的，反之则可以
	delete[] ptr8;
 
	A* ptr9 = new A[3]{1,2,3};//支持隐式类型转换拷贝构造后在构造
	delete[] ptr9;
 
	A* ptr10 = new A[3]{ A(1),A(2),A(3) };//此时就没有隐式类型转换了，直接进行构造
	delete[] ptr10;
 
	return 0;
}

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练习：

创建节点ListCode：

class ListCode
{
public:
	ListCode(int val = 0)
		:val(val)
		,next(nullptr)
	{
	}
private:
	int val;
	struct ListCode* next;
};
int main()
{
	//在C语言数据结构中我们可能还需要去写一个ListCode()的创建节点的函数
	//但此时我们可以直接写成如下模样
 
	ListCode* n1 = new ListCode(1);//还进行了构造
	ListCode* n2 = new ListCode(2);
 
	return 0;
}

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3.new 和 delete 的底层原理

知识点：

new 和 delete 他们的底层原理其实也是需要去调用了 malloc 和 free 的 不过因为面向对象的原因 ，他们一般来说都是直接抛异常 ， 所以在使用malloc 和 free 之前他们需要先去调用一个全局函数 分别是 operator new 和 operator delete 

异常错误信息（此时申请不到空间了）：

细节：

1. 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。而其实operator new 和 operator delete 他们都会去调用 malloc 和 free 并且 如果失败时 就会再自身里面识别并且报错错误信息
2. 针对自定义类时 ： new 和 delete 他们其实还会去调用 构造函数 和 析构函数 ， 来进行对其中的数据的初始化和销毁
3. new 调用的顺序为：operator new -> 构造函数 、 delete 调用顺序为 ： 析构函数 -> operator delete  ， 并且注意他们的顺序是不能改变的 ， 因为 析构函数需要先把对象中申请的空间给释放了 ， 然后才能把这个new借的空间释放掉（反过来先把new的空间释放的话就找不到对象已经对象中申请的空间了）； 同理 对于new 来说得先为 对象 申请空间后（创建对象） 才能在对象的 空间上申请其他的空间 
4. 综上所述得出下图：
5. 对于 new int[ ] , delete[] ptr  他们会先调用 operator new[] 然后再调用n次operator new 和n次构造函数， delete 类似
6. 附：捕获异常的方法

   	int* ptr = nullptr;
   	try
   	{
   		do
   		{
   			ptr = new int[1024 * 1024];
   			cout << ptr << endl;
   		} while (ptr);
   	}
   	catch (const exception& e )
   	{
   		cout << e.what() << endl;
   	}
    
   // try 
   //{}
   //catch(const exception& e)
   //{
   //    cout <
   //}
   

附：定位new

功能：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

用处：可以用于池化技术处，也就是操作系统会先创建一个内存池，里面已经提前申请了一定的空间，此时我们就能更方便的去申请空间，而不是需要了去申请，需要了去申请，这里申请到的空间自然就不会进行构造函数初始化，所以我们就能使用定位new的方式对已申请的空间进行初始化

具体使用方法：

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);
    return 0;
}

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4.malloc 、free 与 new 、delete 的区别：

知识点：

1. 首先new是基于c++面向对象的情况而创建的，所以在我们申请不到空间时是进行抛出异常，而malloc则是面向过程的，当申请不到空间时返回一个空指针
2. 其次new要比malloc写起来更加的快捷，他不用再进行类型大小的计算，以及有着更加方便的初始方式
3. 最后也是最重要的部分，new 和 delete 是针对自定义类型而创建的他们能很好的去进行初始化自定义类型，并且在申请、释放空间的过程还进行了构造和析构函数的调用
4. 附：malloc和free是函数，new和delete是操作符、malloc的返回值为void*, 在使用时必须强转、malloc申请空间失败时，返回的是NULL，因此使用时必须判空
    

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本章完。预知后事如何，暂听下回分解。

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