C与C++的内存管理

C中的malloc/relloc/calloc/free

1.malloc与free

malloc函数用于分配指定大小的内存空间，并返回空间的首地址，若分配失败则返回NULL。free用来释放已分配的内存空间。

int main() {
	int* ptr = (int*)malloc(sizeof(int) * 10);// 分配十个 int 型的空间
	if (ptr == NULL) {
		printf("Malloc Failure.\n");
		return NULL;
	}

	free(ptr);//释放分配的空间
}

2.calloc与relloc

calloc函数用于分配指定数量和大小的内存空间，并将分配的空间初始化为0。
relloc函数用于重新分配已分配的内存的大小，可以对内存进行扩大或缩小

int* ptr = (int*)calloc(10, sizeof(int));// 分配十个 int 型的空间,并初始化为0
ptr = (int *)relloc(ptr, sizeof(int) * 20);//重新分配15个 int 型的空间
free(ptr);//也需要释放分配的空间

注意：当使用relloc函数重新分配内存时，若分配成功，那么原来的内存空间会被复制到新分配的内存空间，并释放原来的内存空间。因此，在使用relloc后，不再需要额外调用free函数来释放原来的内存空间，relloc函数会自动处理这个过程。

C++中new和delete

new运算符既可以分配单个对象的空间，也可以分配一个对象数组的内存空间。并且，当使用new运算符分配内存空间时，它会调用对象的构造函数来初始化成员变量。而delete会调用析构函数来完成对象中资源的清理工作。

void Test() {
   int* ptr1 = new int;// 分配一个 int 类型的空间
   int* ptr2 = new int(2);// 分配一个 int 类型的空间并初始化为2
   int* ptr3 = new int[3];// 分配3个 int 类型的空间
   delete ptr1;
   delete ptr2;
   delete[] ptr3;
}

• 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. 在申请的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。

opertor new和operator delete

new delete既然是操作符，那么就说明它们俩可以重载

void* operator new (std::size_t size) throw (std::bad_alloc);
void* operator delete (void* ptr) throw();

operator new申请size个字节的空间，并适当的对齐以表示该大小的任何对象，返回指向该块第一个字节的非空指针，如果失败，将会抛出一个bad_alloc异常。
operator delete释放ptr指向的内存块，释放之前通过调用operator new分配给他的存储空间，并使指针失效。
operator new operator delete都是在全局命名空间声明，并不是在std命名空间声明

两种方式的区别

class Test {
public:
	Test() {
		cout << "Constructor" << endl;
	}

	~Test() {
		cout << "Destructor" << endl;
	}
};

int main() {
	Test* test1 = new Test;
	Test* test2 = (Test*)malloc(sizeof(Test));
	delete test1;
	free(test2);

	int* test3 = new int;
	int* test4 = (int*)malloc(sizeof(int));
	delete test3;
	free(test4);
}

从以上的例子可以看出new/delete和malloc/free主要存在以下区别：

1.类型安全性

• new 和 delete 是运算符，它们会自动调用构造函数和析构函数，因此对于类对象的内存分配和释放更为方便，同时也更加类型安全。
• malloc和free是函数，它们只是分配和释放内存空间，并不会自动调用构造和析构函数，因此需要手动调用构造和析构函数，容易出错。

2.内存分配方式

• new 和 delete 是运算符，用于动态分配和释放单个对象或对象数组的内存空间。
• malloc 和 free 是函数，用于动态分配和释放指定大小的内存空间。

3.返回类型

• new 返回的是对象指针，而 malloc 返回的是 void 类型的指针，需要进行类型转换。malloc中的(int *) (Test*)就是为了强制转换。

4.分配失败处理

• new 在分配失败时会抛出 bad_alloc 异常，需要进行异常处理。
• malloc 在分配失败时返回 NULL，需要手动检查返回值来处理分配失败的情况。

5.释放方式

• 使用 new 分配的内存空间必须使用 delete 运算符来释放，对应的，使用 new[] 分配的数组内存空间必须使用 delete[] 运算符来释放。
• 使用 malloc 分配的内存空间必须使用 free 函数来释放。