c++内存管理

　在C++中，内存分成5个区，他们分别是堆、栈、自由存储区、全局/静态存储区和常量存储区。
　　栈，在执行函数时，函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建，函数执行结束时这些存储单元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中，效率很高，但是分配的内存容量有限。
　　堆，就是那些由new分配的内存块，他们的释放编译器不去管，由我们的应用程序去控制，一般一个new就要对应一个delete。如果程序员没有释放掉，那么在程序结束后，操作系统会自动回收。
　　自由存储区，就是那些由malloc等分配的内存块，他和堆是十分相似的，不过它是用free来结束自己的生命的。
　　全局/静态存储区，全局变量和静态变量被分配到同一块内存中，在以前的C语言中，全局变量又分为初始化的和未初始化的，在C++里面没有这个区分了，他们共同占用同一块内存区。
　　常量存储区，这是一块比较特殊的存储区，他们里面存放的是常量，不允许修改。

 

堆栈区别 
     管理方式：对于栈来讲，是由编译器自动管理，无需我们手工控制；对于堆来说，释放工作由程序员控制，容易产生memory leak。
     空间大小： 一般来讲在32位系统下，堆内存可以达到4G的空间，从这个角度来看堆内存几乎是没有什么限制的。但是对于栈来讲，一般都是有一定的空间大小的
     碎片问题： 对于堆来讲，频繁的new/delete势必会造成内存空间的不连续，从而造成大量的碎片，使程序效率降低。对于栈来讲，则不会存在这个问题，因为栈是先进后出的队列，他们是如此的一一对应，以至于永远都不可能有一个内存块从栈中间弹出，在他弹出之前，在他上面的后进的栈内容已经被弹出
     生长方向：对于堆来讲，生长方向是向上的，也就是向着内存地址增加的方向；对于栈来讲，它的生长方向是向下的，是向着内存地址减小的方向增长。
     分配方式：堆都是动态分配的，没有静态分配的堆。栈有2种分配方式：静态分配和动态分配。静态分配是编译器完成的，比如局部变量的分配。动态分配由alloca函数进行分配，但是栈的动态分配和堆是不同的，他的动态分配是由编译器进行释放，无需我们手工实现。
     分配效率：栈是机器系统提供的数据结构，计算机会在底层对栈提供支持：分配专门的寄存器存放栈的地址，压栈出栈都有专门的指令执行，这就决定了栈的效率比较高。堆则是C/C++函数库提供的，它的机制是很复杂的，例如为了分配一块内存，库函数会按照一定的算法（具体的算法可以参考数据结构/操作系统）在堆内存中搜索可用的足够大小的空间，如果没有足够大小的空间（可能是由于内存碎片太多），就有可能调用系统功能去增加程序数据段的内存空间，
这样就有机会分到足够大小的内存，然后进行返回。显然，堆的效率比栈要低得多。

 

new的过程
当我们使用关键字new在堆上动态创建一个对象时，它实际上做了三件事：获得一块内存空间、调用构造函数、返回正确的指针

new的三种形态
1) new operator就是我们平时所使用的new
2) perator new默认情况下首先调用分配内存的代码，尝试得到一段堆上的空间，如果成功就返回，如果失败，则转而去调用一个new_hander,它实现new operator第一步，可以被重载

class A
{
public:
   void* operator new(size_t size)
   {
       printf("operator new called/n");
       return ::operator new(size);
   }
};

A* a = new A();

void* operator new(size_t size)
{
   printf("global new/n");
   return malloc(size);
}

 3) placement new取得了一块可以容纳指定类型对象的内存后，在这块内存上构造一个对象

#include <new.h>
void main()
{
   char s[sizeof(A)];
   A* p = (A*)s;
   new(p) A(3); //p->A::A(3);
   p->Say();
}

 

首先：
    在标准的malloc实现中，并不检查输入值的大小，而是将输入值做对齐操作后直接从堆上分配空间。
其次：
    不论输入值的大小为多少，在malloc的内部最小的内存分配大小是一个定值（一般是8B），因为malloc需要用这部分空间来维护堆上的内存块链表。所以当用户申请一块0B的空间时，malloc实际分配的空间是8B，如果用户申请的空间是X，则malloc实际分配的空间是(对齐(X)   +   8)。这也是为什么malloc分配的空间千万不能越界使用的原因：堆的内部链表结构将被破坏。

另外对于new和delete malloc和free这样的内存分配与释放函数：到底delete和free是怎么知道要释放掉多少内存的呢？
其实在new和malloc内存分配成功时，系统出除了返回一个指向这块内存的指针外，还会获得一块用于记录此处分配的内存大小的内存块

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
       char *p;
       if((p=(char *)malloc(0))==NULL)
              puts("got a null pointer");
       else
              puts("got a valid pointer");
 
}
答案：got a valid pointer