C/C++動態內存管理

C/C++動態內存管理

1. C: malloc、calloc、realloc、free
2. C++：new\delete、new[]\delete[]
3. malloc/free與new/delete
4. 實現NEW_ARRAY/DELETE_ARRAY宏，模擬new[]/delete[]申請和釋放數組。
5. operate new/operate delete

malloc、calloc、realloc、free

• void* malloc(size_t size) 在內存堆空間中申請一塊固定大小的空間，返回起始位置指針，沒申請到返回NULL。
• void* calloc (size_t num, size_t size)在內存中申請 個數*類型大小 的數組空間，返回\~\~同上\~\~
• void* realloc(void* memblock, size_t size) 將所傳指針指向的空間調整爲指定大小，返回新空間起始位置。
• free 釋放所指空間。
• malloc、calloc、realloc要分別與free組合使用，避免內存泄漏；要將返回的指針進行強制類型轉換。

new\delete、new[]\delete[]

• new TYPE 在內存中申請一塊 TYPE 類型大小的空間，返回相應類型的指針。並調用構造函數初始化，可以跟 () 傳參初始化。
• delete P 自動識別 *P 類型，調用析構函數並釋放該空間，與new匹配使用。
• new TYPE[N] 在內存中申請 N 塊 TYPE 類型大小的空間，返回 TYPE 型的指針。並調用N次構造函數初始化，悄悄告訴大家：可以跟 {} 傳參初始化。
• delete[] P 自動識別 *P 類型，由編譯器識別並調用 N 次析構函數並釋放該空間，與 new[] 匹配使用。
  

malloc/free與new/delete

• 都是動態內存管理入口
• malloc/free是C/C++庫函數，new/delete是C++操作符
• malloc/free只負責申請/釋放空間，new/delete還要調用構造/析構函數
• malloc 使用時要自己計算空間大小，返回 void* 指針，使用指針要自己強轉；new 會自己計算空間大小，返回相應類型指針

實現NEW_ARRAY/DELETE_ARRAY宏，模擬new[]/delete[]申請和釋放數組。

• 先看代碼

  #define NEW_ARRAY(P, TYPE, N) \
    do{                                                 \
        int* P_NEW = (int*)malloc(sizeof(TYPE)*N + 4);  \
        ((int*)P_NEW)[0] = N;                           \
        P = (TYPE*)(P_NEW + 1);                         \
        int I_NEW = 0;                                  \
        for (; I_NEW < N; I_NEW++)                      \
            new(P + I_NEW)TYPE;                         \
    } while (false);

#define DELETE_ARRAY(P, TYPE) \
    do{\
        int n = *((int*)P - 1); \
        while (n--)\
        (P[n]).~TYPE(); \
        free((int*)P - 1); \
    } while (false);

• do{}while(false) 是爲了生成一個局部域，定義和使用臨時變量，避免變量重定義。
• 在前面多申請四字節空間保存一個 int 型變量，記錄數組元素個數。

operate new/operate delete

• operate new/operate delete的作用和 malloc/free 的作用完全相同，只是申請或釋放空間。
• new/delete 是通過 operate new/operate delete 來申請/釋放空間的。
• operate new/operate delete 事實上只是 malloc/free 的一層封裝。