前言

一、c/c++的内存分布

c和c++的内存分布如下：

看下面的代码，明确每个变量存储在哪一块空间？

选择题：
选项: A.栈 B.堆 C.数据段(静态区) D.代码段(常量区)
globalVar在哪里？____ staticGlobalVar在哪里？____
staticVar在哪里？____ localVar在哪里？____
num1 在哪里？____

答案：C C C A A A

char2在哪里？____ *char2在哪里？___
pChar3在哪里？____ *pChar3在哪里？____
ptr1在哪里？____ *ptr1在哪里？____

答案：A A A D A B

二、c++的内存管理

C语言内存管理方式在C++中可以继续使用，但有些地方就无能为力，而且使用起来比较麻烦，因此C++又提出了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。

相比较c，c++的new可以进行初始化，如下：

但new/delete存在的意义，仅仅是写起来更方便吗？不，new/delete还有一个很重要的特性，为自定义类型开空间时，会调用构造函数/析构函数。

正因new/delete具有这样的性质，所以new和delete，malloc和free最好要匹配使用，不能随意混搭。

三、new/delete的底层

首先我们要了解两个函数operator new和operator delete
你可能认为这是new，delete是运算符重载函数，属于并列关系，但它们真正的作用是服务于new/delete，属于从属关系。哪它们的功能是什么？
我们将new和delete的功能拆成以下几个部分：

可见operator new和operator delete主要为了开辟/回收空间。
它们的实现如下：

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)
     {
         static const std::bad_alloc nomem;
         _RAISE(nomem);
     }
return (p);
}
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是定义如下，是一个宏
#define   free(p)               _free_dbg(p, _NORMAL_BLOCK)

其中，它们开/回收空间的方式是通过使用malloc和free。
哪为什么不直接让new/delete使用malloc/free,而是在new/delete下面加了一层operator new和operator delete.那是因为它们还有一个作用：抛异常

面向对象的语言处理失败，不喜欢使用返回值，而是更建议使用抛异常
比如：c语言函数出错，一般会返回-1等，然后根据返回值来判断错误是什么，但c++更喜欢直接告诉我们哪里错了，为什么错了，即直接抛出异常。

下面我们打开反汇编看看是否如上所说：可见使用new时，调用了operator new 和 A的构造函数

四、定位new表达式

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

使用方式：new + (空间地址) + 构造函数

这种用法主要是为了配合内存池使用：

内存池（Memory Pool）是一种为程序分配内存的技术，在程序开始时一次性分配一大块内存，然后程序在需要内存时就从这个内存池中分配内存，而不是每次都向操作系统请求分配内存。这种方法可以提高内存分配和释放的效率。内存池通常用于管理动态内存分配，例如在高性能计算或实时系统中，以避免频繁的内存分配操作导致的性能下降或内存碎片化问题。

五、new/delete和malloc/free的区别 - 重点

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*, 在使用时必须强制类型转换，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