C++中的内存分配
C++中的内存分配
C++内存分配的三种方式
1． 从静态存储区分配：
此时的内存在程序编译的时候已经分配好，并且在程序的整个运行期间都存在。全局变量，static变量等在此存储。
2． 在栈区分配：
相关代码执行时创建，执行结束时被自动释放。局部变量在此存储。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中，效率高，但容量有限。
3． 在堆区分配：
动态分配内存。用new/malloc时开辟，delete/free时释放。生存期由用户指定，灵活。但有内存泄露等问题。
动态分配内存
C++中通过new运算符进行动态内存申请
C++中的动态内存分配是基于类型进行的
malloc函数也可以用于指定大小的内存分配
new分配内存对应着delete释放内存
malloc分配内存对应着free释放内存
malloc和new的区别
1.申请内存的位置
new操作符是从自由分配区上为对象分配内存空间的，而malloc是在堆上分配内存的
自由分配区：是由操作符new决定的，可能是静态存储区，也可能是堆，定位new甚至可以不为对象分配内存
2.返回的类型
new操作符内存分配成功时，返回的是对象类型的指针，类型严格与对象匹配，无须进行类型转换，故new是符合类型安全性的操作符。
而malloc内存分配成功则是返回void * ，需要通过强制类型转换将void*指针转换成我们需要的类型。
类型安全很大程度上可以等价于内存安全，类型安全的代码不会试图方法自己没被授权的内存区域。关于C++的类型安全性可说的又有很多了。
3.内存分配失败时的返回值
new内存分配失败时，会抛出bac_alloc异常，它不会返回NULL；malloc分配内存失败时返回NULL。
4.是否需要指定大小
使用new操作符申请内存分配时无须指定内存块的大小，编译器会根据类型信息自行计算，而malloc则需要显式地指出所需内存的尺寸。
5.是否调用构造/析构函数
使用new操作符来分配对象内存时会经历三个步骤：
- 第一步：调用operator new 函数（对于数组是operator new[]）分配一块足够大的，原始的，未命名的内存空间以便存储特定类型的对象。
- 第二步：编译器运行相应的构造函数以构造对象，并为其传入初值。
- 第三部：对象构造完成后，返回一个指向该对象的指针。
使用delete操作符来释放对象内存时会经历两个步骤：
- 第一步：调用对象的析构函数。
- 第二步：编译器调用operator delete(或operator delete[])函数释放内存空间。
总之来说，new/delete会调用对象的构造函数/析构函数以完成对象的构造/析构。而malloc则不会。
new 和 delete的执行过程
可以知道，new实际上是调用了malloc的，delete实际上是调用了free的
new[count]会传入一个int大小（4个字节）的数count进去，使用malloc时就会malloc（count*sizeof（class））
而new是直接malloc（sizeof（class））
delete同理
根据llw大佬的博客简单做个实验分析一下 new/new[] 和 delete/delete[]，倘若new[]后用的是delete而不是delete[] 的话，如果函数中有虚表指针，那么可能会删除虚表指针而导致的内存泄漏，如果没有虚表指针的话，可能会进入一个非常大的删除循环中，delete[count]中的count可能是内存中的某一块区域，这个数字特别大时，就会导致进入一个非常大的循环中
malloc的底层干了些什么？
Linux底层有两个分配内存的系统调用brk()和mmap()
1、brk是将数据段(.data)的最高地址指针_edata往高地址推；
2、mmap是在进程的虚拟地址空间中（堆和栈中间，称为文件映射区域的地方）找一块空闲的虚拟内存。
虚拟内存：让程序以为自己是运行在一块连续内存空间上的程序，实际内存分配还要看伙伴系统
Linux规定
一、malloc小于128k的内存，使用brk分配内存，将_edata往高地址推(只分配虚拟空间，不对应物理内存(因此没有初始化)，第一次读/写数据时，引起内核缺页中断，内核才分配对应的物理内存，然后虚拟地址空间建立映射关系)，如下图：
A=malloc(30K)
B=mallco(40K)
缺页中断：
当一个进程发生缺页中断的时候，进程会陷入内核态，执行以下操作：
**1、检查要访问的虚拟地址是否合法 **
**2、查找/分配一个物理页 **
**3、填充物理页内容（读取磁盘，或者直接置0，或者啥也不干） **
4、建立映射关系（虚拟地址到物理地址）
二、malloc大于128k的内存，使用mmap分配内存，在堆和栈之间找一块空闲内存分配(对应独立内存，而且初始化为0)，如下图：
C=malloc(200K)
当释放内存时，大于128K的内存是直接释放
小于128K的内存释放后是可以重用的
当最高地址空间的空闲内存超过128K（可由M_TRIM_THRESHOLD选项调节）时，执行内存紧缩操作（trim）
参考：
