C++第十三弹---内存管理(下)

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目录

1、operator new与operator delete函数

1.1、operator new与operator delete函数

2、new和delete的实现原理

2.1、内置类型

2.2、自定义类型

3、定位new表达式(placement-new) 

4、常见面试题

4.1、malloc/free和new/delete的区别

4.2、内存泄漏

4.2.1、什么是内存泄漏，内存泄漏的危害

4.2.2、内存泄漏分类

4.2.3、如何避免内存泄漏

总结

1、operator new与operator delete函数

1.1、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。

/*
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)

operator new大概的底层原理： 

 operator delete大概的底层原理： 

通过上述两个全局函数的实现知道，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。

2、new和delete的实现原理

2.1、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。

2.2、自定义类型

new的原理

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的原理

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 T[N]的原理

1. 调用operator new[]函数，在operator new[]中实际调用operator new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[]的原理

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。

3、定位new表达式(placement-new) 

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。

使用场景：

定位new表达式在实际中一般是配合内存池使用。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。

class A
{
public:
	A(int a = 0)
		: _a(a)
	{
		cout