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一、C/C++内存分布

不同的数据，有着不同的存储需求，各区域满足不同的需求

 globalVar是全局变量存储在静态区，也就是数据段

staticGlobalVar是静态的全局变量，存储在静态区。

staticVar是静态的变量也存储在静态区。

loaclVar，num1[],char2[]等存储在栈区上，但是char2[]和char*pChar3所指向的内容是字符串，属于只读常量。

malloc calloc realloc动态开辟的空间存储在堆上

栈区：存放函数的参数值、局部变量的值。由编译器自动分配释放。
堆区：用于动态内存分配。由用户通过malloc或new函数分配，由用户通过free或delete函数释放。
未初始化数据区（BBS）：存放未初始化的全局变量。
初始化数据区：存放已初始化的全局变量、静态变量和常量。
代码区：存放程序的执行代码。

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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。

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。

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

2.1malloc

void* malloc (size_t size);

如果成功，则返回一个指向函数分配的内存块的指针。
该指针的类型始终为void*，可以将其强制转换为所需的数据指针类型，以实现可解引用。
如果函数分配请求的内存块失败，则返回空指针。

2.2calloc

void* calloc (size_t num, size_t size);

为包含num个元素的数组分配一块内存，每个元素的长度为字节大小，并将其所有位初始化为零。
有效的结果是分配一个(num*size)字节的零初始化内存块。
如果size为0，则返回值取决于特定的库实现(它可能是也可能不是空指针)，但是返回的指针不能被解引用。

2.3realloc

void* realloc (void* ptr, size_t size);

改变ptr所指向的内存块的大小。
函数可以将内存块移动到一个新的位置(其地址由函数返回)。
内存块的内容保留到新大小和旧大小中较小的一个，即使块被移动到一个新位置。如果新的大小较大，则新分配的部分的值不确定。
如果ptr是空指针，则该函数的行为类似于malloc，分配一个新的大小字节块并返回一个指向其起点的指针。

2.4free

void free (void* ptr);

先前通过调用malloc、calloc或realloc分配的内存块被释放，使其再次可用以进行进一步分配。
如果ptr没有指向由上述函数分配的内存块，则会导致未定义的行为。
如果ptr是空指针，则该函数不执行任何操作。
注意，这个函数没有改变ptr本身的值，因此它仍然指向相同的(现在无效的)位置。

3.C++内存管理方式

3.1new和malloc

在C语言中我们经常使用malloc/realloc/calloc开辟空间，而在c++中我们选择使用new来开辟空间

因为许多自定义类型，malloc不方便解决动态申请的自定义类型对象的初始化问题，所以我们用new，new会去调用自定义类型的构造函数

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10int* 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;
}

new申请的数据，用delete来释放，并且需要注意的是，需要前后匹配,开辟时有[]那么delete的时候也需要带上[]。

delete的时候会先去调用析构函数然后再释放空间。

当我们new开辟的空间较大时，编译器就会抛异常，抛出来的异常我们必须捕获。

int main()
{try{char*p1=new char[1024*1024*1024];cout<<(void*)p1<<endl;}catch(const exception& e){cout<<e.what()<<endl;}
}

3.2new和delete操作自定义类型

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)); // Cint* 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;
}

3.3operator new和operator delete

operator new和operator delete库里面的全局函数，封装了malloc和free

而且operator new 和operator delete不会进行初始化，只会把空间开好，那么两个有什么用呢？

operator new底层封装了malloc，可以开空间，可以抛异常，new的底层又封装了operator new，可以抛异常，开空间，初始化，调用构造函数。

3.4new和delete的实现原理

3.4.1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。

3.4.2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

3.5池化技术和定位new

我们如果频繁的new对象出来，那么就会频繁的向堆上申请空间，十分的不方便，我们直接向堆申请一块大的空间，称之为内存池。

1.内存池申请对象空间

2.定位new显示调用构造函数初始化对象

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 << "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;
}

3.6 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