【C++】C++内存管理方式，malloc/free和new/delete的这些问题你都知道吗？&& 内存管理的常见面试题

🧸🧸🧸各位大佬大家好，我是猪皮兄弟🧸🧸🧸

一、内存分布

内存分布式操作系统划分的，这里的内存说的是虚拟内存

我们写的程序是个文件，是存在磁盘上的，通过编译链接生成可执行程序，还是一个文件（二进制文件，为CPU准备），编译主要是做语法检查，链接主要是链接动静态库，把生成的可执行程序（二进制文件）加载到代码段，栈和堆是运行可执行程序时才开始开辟空间的

1.栈 又叫做堆栈，存放临时的东西
2.内存映射段 最高效的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内存、做进程间通信
3.堆 用于程序运行时动态内存分配，堆是可以增长的。
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

二、C++内存管理方式

C语言内存管理方式在C++中任然可以使用，但是有些地方显得无能为力，用起来也比较麻烦，因此C++又提出来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

1.new与delete

new不是函数，而是操作符，malloc是函数
delete不是函数，也是操作符，free是函数

//格式：

#include 
using namespace std;
int main()
{
	//动态申请一个int类型的空间
	int *ptr1 = new int;
	//动态申请一个int类型的空间并初始化吧为10
	int *ptr2 = new int(10);
	//动态申请三个int类型的空间
	int *ptr3 = new int[3];
	//动态申请五个int类型的空间并初始化
	//C++11开始支持对多个进行初始化
	int *ptr4 = new int[5]{1,2,3,4,5};
	delete ptr1;
	delete ptr2;
	delete[] ptr3;
	delete[] ptr4;
	return 0;
}

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因为new和delete是操作符而不是函数，所以不打()
new 就 delete
new[] 就delete[]
不匹配的话有些时候是会出错的

new做了两件事：
1、在堆上申请空间
2、还会去调用构造函数，没写的话调用默认构造delete做了两件事：
1.调用析构函数清理对象中的资源（释放成员开辟的空间）
2.释放自己开辟的空间
因为可能出现在对象里开辟空间的问题，直接free掉不去调用自定义类型的析构函数，所以使用delete，才会去保证不会内存泄漏（因为在开辟的这个空间里，存的是成员变量开空间的指针，只free而不调用析构函数的话，就找不到那块地址里）

2.operator new 与operator delete

new去开空间调用的是operator new
operator new不是对new的重载，而是一个全局函数
delete释放空间失去调用的operator delete

最终，operator new的底层实现还是去调用的malloc
operator new不是 为了去简化流程，而是为了开辟失败抛异常bad_alloc
operator new存在的意义：
1.帮助new开空间（封装malloc，是为了符合C++new的失败机制–>抛异常）
2.调用构造函数进行定义和初始化

char*p = (char*)operator new(1024u*1024u);
operator delete(p);
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operator new和operator delete是函数，但是也不用这俩

operator delete的底层实现还是去调用的free

3.operator new[]与operator delete[]

除了operator new和operator delete之外
还有operator new[]和operator delete[]，这俩完全是为了配对，实际上还是调用的operator new 和operator delete去完成N个对象的申请和释放。

4.定位new表达式（placement-new）

定位new是在已分配的原始空间中取调用构造函数初始化,比如说malloc了一块空间，但是malloc并不会去调用构造函数，这时就需要用到定位new

class Date
{
public: 
	Date(int year=10)
		:_year(year);
	{
	}
private:
	int _year;
};

int main()
{
	A*p1=new A;
	A*p2=(A*)malloc(sizeof(A));
	assert(p2);
	//只开辟了空间，但是成员变量要在初始化列表中进行定义，所以需要定位new
	new(p2)A;
	//new(p2)A(10);
	//定义new p2 去调用它的构造函数A，可进行传参
	return 0;
}
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三、面试题

malloc/free和new/delete的区别是什么？

1.malloc/free是函数，new/delete是操作符
2.malloc申请的空间不会初始化，就只是申请空间，而new会去调用构造函数，所以会初始化
3.malloc申请的空间，需要手动去计算空间的大小并传递，比如说sizeof(类)，而new只需要在其后跟上空间的类型即可，如果是多个对象，[]中知道对象的个数即可
4.malloc的返回值类型是void*，在使用时必须强转，而new不需要，因为new后面跟的是空间的类型
5.malooc申请失败的时候，返回NULL，new申请失败的时候是抛异常，malloc需要去判空，而new需要去捕获异常
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/析构函数，而new在申请空间后调用构造函数完成对象成员变量的定义和初始化，delete在释放空间前会调用析构函数完成空间中资源的清理

那为什么不直接去调用malloc而去封装成operator new呢？

因为operator new失败了之后会去检查，错误就抛异常

四、总结

上面对C++内存管理方式重要知识点进行了总结，感谢大家的支持，后面我会继续更新内存管理有关方面的内容！