C++动态内存管理之深入探究new和delete

C++中程序存储空间除栈空间和静态区外，每个程序还拥有一个内存池，这部分内存被称为自由空间（free store）或堆（heap）。程序用堆来存储动态分配的对象，即，那些程序运行时分配的对象。动态对象的生存期由程序来控制 ，当动态对象不再使用时，程序必须显式的销毁它们。

new和delete的使用

C++中通过一对运算符new和delete来完成动态内存分配。new，在动态内存中为对象分配空间并返回一个指向该对象的指针，我们可以选择对对象初始化；delete接受一个动态对象的指针，销毁对象，并释放对应内存。使用示例如下：

 1 void Test()
 2 {
 3     int *pi1 = new int;
 4 //pi1指向一个动态分配的4个字节（int型）、未初始化的无名对象；*pi1的值未定义
 5     int *pi2 = new int(2);
 6 //pi2指向的对象的值是2，动态分配4个字节（ 1个 int） 的空间并初始化为2
 7     int *pi3 = new int[3];        //动态分配12个字节（ 3个 int） 的空间
 8     int *pi4 = new int();         //值初始化为0；*pi4为0
 9
10     delete pi1;
11     delete pi2;
12     delete [] pi3;
13     delete pi4;
14 }

自由空间分配的内存是无名的，new无法为其分配的对象命名，而是返回一个指向该对象的指针。默认情况下，动态分配的对象是默认初始化的，即内置类型或组合类型的对象的值是未定义的，类类型的对象将用默认构造函数进行初始化。
    new和delete、 new[] 和delete[] 一定匹配使用 ， 一定匹配使用 ， 一定匹配使用 ！ ！ ！ 重要的事说三遍！ 否则可能出现内存泄露甚至崩溃的问题。
深入探究new和delete、 new[] 和delete[]内部

通过下面这段代码我们来详细比较一下new和delete、 new[] 和delete[]内部实现

 1 class Array
 2 {
 3     public :
 4     Array(size_t size = 10)//构造函数
 5         : _size(size)
 6         , _a(0)
 7     {
 8         cout << "Array(size_t size) " << endl;
 9         if (_size > 0)
10         {
11             _a = new int[size];
12         }
13     }
14     ~Array()             //析构函数
15     {
16         cout << "~Array() " << endl;
17         if (_a)
18         {
19             delete[] _a;
20             _a = 0;
21             _size = 0;
22         }
23     }
24 private:
25     int*_a;
26     size_t _size;
27 };
28 void Test()
29 {
30     Array* p1 = (Array*)malloc(sizeof(Array));
31     Array* p2 = new Array;
32     Array* p3 = new Array(20);
33     Array* p4 = new Array[10];
34     free(p1);
35     delete p2;
36     delete p3;
37     delete[] p4;
38 }
39 int main()
40 {
41     Test();
42     getchar();
43     return 0;
44 }

转到反汇编可以看到，在call指令处调用了operator new：

转到定义处可以看到operator new 的具体原型：

再按F10程序来到了析构函数

执行完之后，输出

此时new已经完成了申请空间的任务，然后调用构造函数创建对象。同样，detele的定义如下

delete先调用析构函数清除对象。然后调用operator detele释放空间。

Array* p4 = new Array[10];
delete[] p4;

执行这两条语句的时候实际上调用operator new[](10*sizeof(Array)+4)分配大小为10*sizeof(Array)+4空间，其中多的四个字节空间用于存放N(10)这个数字以便于delete中调用析构函数析构对象（调用析构函数的次数），空间申请好了之后调用构造函数创建对象。delete[] p4执行的时候首先取N(10)对象个数，然后调用析构函数析构对象，最后用operator delete[]函数释放空间。

总结:
1. operator new/operator delete operator new[] /operator delete[] 和 malloc/free用法一 样。
2. 他们只 负责分配空间/释放空间， 不会调用对象构造函数/析构函数来初始化/清理对象。
3. 实际operator new和operator delete只是malloc和free的一层封装。

【 new作用】 调用operator new分配空间。 调用构造函数初始化对象。

【 delete作用】 调用析构函数清理对象 调用operator delete释放空间

【 new[] 作用】 调用operator new分配空间。 调用N次构造函数分别初始化每个对象。

【 delete[] 作用】 调用N次析构函数清理对象。  调用operator delete释放空间。