1.C/C++内存分布

我们先看下面的一段代码和相关问题：

#include<iostream>
using namepace std;

   int globalVar = 1;
   static int staticGlobalVar = 1;
   void Test()
   {
		 static int staticVar = 1;
		 int localVar = 1;
		 int num1[10] = { 1, 2, 3, 4 };
		 char char2[] = "abcd";
		 const char* pChar3 = "abcd";
		 int* ptr1 = (int*)malloc(sizeof(int) * 4);
		 int* ptr2 = (int*)calloc(4, sizeof(int));
		 int* ptr3 = (int*)realloc(ptr2, sizeof(int) * 4);
		 free(ptr1);
		 free(ptr3);
   }
   

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？____

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

  一起看下题，globalVar是定义在全局，是全局数据，在数据段。staticGlobalVar是定义在全局的静态变量，是静态数据，在数据段。staticVar是定义在局部变量的静态变量，是静态数据，也在数据段。localVar是定义在局部的普通变量，在栈。num1 是定义在局部的数组，在栈。char2是定义在局部的字符数组，“abcd"这个常量是存在代码段的，char2是数组，在栈。*char2指向的是它的第一个字符"a”,所以还在栈。 pChar3定义在局部的指针，是指针变量，存放在栈中，它指向的字符串常量"abcd"存放在代码段。pChar3指向字符串常量”abcd",在代码段。ptr1是定义在局部的指针变量，本身在栈，它们指向的内存空间在堆中，也就是ptr1在堆中。

总结一下就是:定义在全局的普通变量存在数据段，静态变量存在数据段，定义在局部的普通变量，指针，数组，存在栈，字符串，常量存在代码段，由malloc/calloc/realloc分配的内存空间，存在堆。

堆–用于程序运行时动态内存分配，堆是可以上增长的。
数据段–存储全局数据和静态数据。
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

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

1.malloc

作用：分配指定字节数的堆内存
特点：只分配空间，不会自动清零。参数是总字节数。分配失败返回NULL。
示例：

int* p = malloc(4);//分配4字节

2.calloc

作用：分配num个，每个占size字节的连续空间
特点：分配后自动把内存全部置0。参数是个数加单个元素大小，更适合数组。分配失败返回NULL。
示例：

int* p = calloc(5,4);//5个int,共20字节，全部初始化为0

3.realloc

作用：重新调整已分配堆内存的大小(扩容/缩容)
特点：在原有内存基础上改大小，保留原有数据。原空间后方不够时，会重新找一块新堆内存，拷贝数据，自动释放旧空间。第一个参数为NULL时，等价于 malloc。
示例：

p = realloc(p,100);//把p指向的内存改成100字节

3.C++内存管理方式

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。

3.1 new/delete操作内置类型

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10
  int* ptr5 = new int(10);
  
  // 动态申请10个int类型的空间
  int* ptr6 = new int[10];

   delete ptr4;  
   delete ptr5; 
   delete[] ptr6;

3.2 new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)); // C    
    int* 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;
}

注意：在申请自定义类型的空间时，new会调用构造函数，delete会调用析构函数，而malloc和free不会。

4. 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。
operator delete: 该函数最终是通过free来释放空间的。

5. 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：

• malloc和free是函数，new和delete是操作符。
• malloc申请的空间不会初始化，new可以初始化。
• 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。
• 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。
• 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。
• 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释放。