【C/C++】malloc/free 和 new/delete

如何找到常规变量的地址？
地址运算符：&
如果home是一个变量，那么&home是它的地址。

将地址视为指定的量，而将值视为派生量
指针用于存储值的地址。*运算符被称为间接值或接触引用运算符。假设p是一个指针，*p表示存储在该地址处的值。

声明指针
指针声明时必须指定指针指向的数据的类型。int *p代表*p是一个int型的变量。
int* p,q; 创建了一个指向int的指针和一个int变量。

使用new来分配内存

指针真正的用武之地在于，在运行阶段分配未命名的内存以存储值，在这种情况下，只能通过指针来访为内存。
new是c++中的一个关键字。
int *p = new int;程序员告诉new，需要为哪种数据类型分配内存，new将找到一个长度正确的内存块，并返回该内存的地址。
int a; int *p = a;
在上面两种情况下，都是将一个int变量的地址赋给了指针。在第二种情况下，可以通过名称a来访问该int，在第一种情况下，只能通过该指针进行访问。

new分配的内存块通常与常规变量声明分配的内存块不同，变量的值都存储在栈区，而new从堆区或自由存储区的内存区域分配内存。

创建动态数组

如果通过声明来创建数组，则在程序被编译时将它分配内存空间，不管程序最终是否使用数组，数组都在那里占用了内存。在编译时给数组分配内存被称为动态联编，意味着数组是在编译时加入到程序中的。但使用new时，如果在运行阶段需要数组，则创建，还可以在程序运行时选择数组长度，这被称为动态数组。

int *p = new arr[10];//创建可以包含10个元素的数组
delete []p;//释放整个数组，而不是p指向的空间（p指向首元素）
可以直接使用p[index]来访问数组元素。

使用方括号数组表示法等同于对指针解除引用。

使用delete释放内存

delete p;
释放p指向的内存，但不会删除指针p本身，所以一般释放内存之后将p指向另一个新分配的内存块（比如nullptr）。

作用域和链接

作用域描述了名称在文件的多大范围内可见。
作用域为局部的变量只在定义它的代码块中可用。代码块是由花括号括起来的一系列语句。
作用域为全局的变量在定义位置到文件结尾之间都可以用。
变量的生命周期取决于作用域。

malloc和free

内存泄漏

new和malloc区别

• malloc和new都是在堆上开辟内存的，malloc只负责开辟内存，没有初始化功能，需要用户自己初始化；new不但开辟内存，还可以进行初始化，如new int(1)；意思是在堆上开辟了一个4字节的int形内存，初始值是1；还有new int[2] ()；则表示在堆上开辟了一个包含2个整形元素的数组，初始值都为0。
• malloc是函数，开辟内存需要传入字节数，如malloc(10)；表示在堆上开辟了10个字节的内存，返回void*，表示分配的堆内存的起始地址，因此malloc的返回值需要强转成指定类型的地址；new是运算符，开辟内存需要指定类型，返回指定类型的地址，因此不需要进行强转。

1.需求：
new/delete是C++关键字，需要编译器支持。malloc/free是库函数，需要头文件支持。

2.传参：
malloc需要明确的给出所需内存的大小，使用new操作符申请内存时无须指定内存块的大小，编译器会根据类型信息自行推演。

3.返回值类型：
malloc内存分配成功则是返回void * ，需要通过强制类型转换将void*指针转换成我们需要的类型。new操作符内存分配成功时，返回的是对象类型的指针，类型严格与对象匹配，不需要进行类型转换，所以new是安全的。

4.底层调用：
new会先调用operator new函数，申请足够的内存（底层使用malloc实现）。然后调用类型的构造函数，初始化成员变量，最后返回自定义类型指针。
delete先调用析构函数，然后调用operator delete函数释放内存（底层使用free实现）。
malloc/free是库函数，只能动态的申请和释放内存，无法强制要求其做自定义类型对象构造和析构工作。所以malloc没有初始化功能，需要用户自己初始化。

5.申请失败：
new内存分配失败时，会抛异常（bac_alloc）。malloc分配内存失败时返回NULL。

new和delete底层实现原理

void 指针的使用规则
void 指针可以指向任意类型的数据，就是说可以用任意类型的指针对 void 指针赋值。例如：

int *a;
void *p;
p=a;
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2
3

如果要将 void 指针 p 赋给其他类型的指针，则需要强制类型转换，就本例而言：a=(int *)p。在内存的分配中我们可以见到 void 指针使用：内存分配函数 malloc 函数返回的指针就是 void * 型，用户在使用这个指针的时候，要进行强制类型转换，也就是显式说明该指针指向的内存中是存放的什么类型的数据 (int *)malloc(1024) 表示强制规定 malloc 返回的 void* 指针指向的内存中存放的是一个个的 int 型数据。

在 ANSI C 标准中，不允许对 void 指针进行一些算术运算如 p++ 或 p+=1 等，因为既然 void 是无类型，那么每次算术运算我们就不知道该操作几个字节，例如 char 型操作 sizeof(char) 字节，而 int 则要操作 sizeof(int) 字节。而在 GNU 中则允许，因为在默认情况下，GNU 认为 void * 和 char * 一样，既然是确定的，当然可以进行一些算术操作，在这里sizeof(*p)==sizeof(char)。

/*
operator new：该函数实际通过malloc来申请空间，当malloc申请空间成功时直接返回；申请空间失败，
尝试执行空 间不足应对措施，如果改应对措施用户设置了，则继续申请，否则抛异常。
*/
 
void* __CRTDECL operator new(size_t size) _THROW1(_STD bad_alloc)
{
	// try to allocate size bytes
	void* p;
	while ((p = malloc(size)) == 0)
		if (_callnewh(size) == 0)
		{
			// report no memory
			// 如果申请内存失败了，这里会抛出bad_alloc 类型异常
			static const std::bad_alloc nomem;
			_RAISE(nomem);
		}
 
	return (p);
}
 
 
/*
operator delete: 该函数最终是通过free来释放空间的
*/
 
void operator delete(void* pUserData)
{
	_CrtMemBlockHeader* pHead;
 
	RTCCALLBACK(_RTC_Free_hook, (pUserData, 0));
 
 
	if (pUserData == NULL
		return;
 
	_mlock(_HEAP_LOCK); /* block other threads */
	__TRY
		/* get a pointer to memory block header */
		pHead = pHdr(pUserData);
 
		/* verify block type */
		_ASSERTE(_BLOCK_TYPE_IS_VALID(pHead->nBlockUse));
 
		_free_dbg(pUserData, pHead->nBlockUse);
 
	__FINALLY
		_munlock(_HEAP_LOCK); /* release other threads */
	__END_TRY_FINALLY
	
	return;
}
 
/*
free的实现
*/
#define free(p) _free_dbg(p, _NORMAL_BLOCK)
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