前言

本篇主要比較從malloc，free的組合到new，delete的變化，本章會簡述其程序為什么是這樣的！！

一、內置型別

#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
	//C當中開辟十個整形空間
	int* pi = (int*)malloc(sizeof(int) * 10);
	free(pi);
	pi = NULL;
	//C++當中開辟十個整形空間

	int* pi2 = new int[10];
	delete pi2;
	pi2 = nullptr;
	return 0;
}

可以發現對于內置型別來說，我們現在能觀察到的就是new相對于malloc可以少寫一個回傳值，并且new是一個運算子，但是大體上我們觀察malloc和new是差不多的，看完后面再總結這點，

二、自定義型別

• 以堆疊為例，展開new對于自定義型別不同于malloc的不同之處，

class Stack
{
public:
	Stack(int x = 10)
		:a(new int[x])
		,_capacity(x)
		,_size(0)
	{
		cout << "Stack(int x = 10)" << endl;
	}
private:
	int _size;
	int _capacity;
	int* a;
};
int main()
{
	//C
	Stack* pst = (Stack*)malloc(sizeof(Stack));
	free(pst);
	pst = NULL;

	//C++
	Stack* pst2 = new Stack;
	delete(pst2);
	pst2 = nullptr;
	return 0;
}

• 結論1：

可以從除錯當中看出，我們的new對于內置型別會呼叫物件的建構式進行初始化，并且還要說一點，他比起malloc還會對例外進行處理，當我們嘗試在32位的情況開辟2g的記憶體的時候，我們看看編譯器會報什么錯–拋例外

• 拋例外后的選擇

1.拋例外了，所以一般我們在new完之后要記得捕捉例外，因為有的時候有些地方申請記憶體失敗，但是他罪不至死，通過捕捉例外我們可以進行再處理！
2.不做任何處理

• 例外捕捉列印結果

bad allocation，就是我們捕捉例外列印的結果，從下面的代碼也可以看見我們的“haha’”并沒有列印，說明一出現例外的時候catch就把我們的例外捕獲了，

int main()
{
	size_t i = 2;
	try
	{
		char* pi = new char[i * 1024 * 1024 * 1024];
		cout << "haha" << endl;
	}
	catch (const exception& e)
	{
		cout << e.what() << endl;
	}
}

三、operator new/operator delete

這個函式不是多載函式，不是多載函式，不是多載函式！！！
new和delete是用戶在動態申請記憶體和釋放所用到的運算子，operator new和operator delete是系統提供的全域函式，全域函式，全域函式！！！

廢話不多說，我們直接先來看看底層代碼實作

/*
operator new：該函式實際通過malloc來申請空間，當malloc申請空間成功時直接回傳；申請空間失敗，
嘗試執行空 間不足應對措施，如果改應對措施用戶設定了，則繼續申請，否則拋例外，
*/
void *__CRTDECL operator new(size_t size) _THROW1(_STD bad_alloc) {
 // try to allocate size bytes
 void *p;
 // ==0即申請失敗
 while ((p = malloc(size)) == 0)
 if (_callnewh(size) == 0)
 {
 // report no memory
 // 如果申請記憶體失敗了，這里會拋出bad_alloc 型別例外
 static const std::bad_alloc nomem;//定義一個例外物件
 _RAISE(nomem);//對例外做處理
 
 }
 return (p);
}

我們可以看出，operator new對比起malloc只是多了一個例外的處理，內部動態申請記憶體空間也是由malloc代勞，它的回傳值和malloc甚至都是一模一樣，所以呼叫operator new和malloc并太大區別，只是在拋例外這點做了處理，并且可以看出他沒有呼叫建構式初始化！
operator delete底層涉及到阻塞佇列，執行緒等概念，在這里我們初步理解為operator delete只是對free進行了一個封裝，用起來和free差不多即可，當中釋放空間的函式是用free的，

總結：假設對A類來說，new作用符就會干兩件事情，呼叫operator new，和呼叫A的建構式進行初始化，

四、new和delete的總結

1.對于內置型別來說，new和malloc，free和delete基本類似，不同的地方在于，new/delete是申請/釋放單個元素的空間，new[]和delete[]申請的是連續空間，而且new而在申請空間失敗時會拋例外，malloc會回傳NULL，

2.對于自定義型別來說，new的原理: 即呼叫operator new開空間并且在申請的空間上執行建構式，完成物件的構造，
delete的原理： 在空間上呼叫解構式，完成物件中資源的清理作業，再呼叫operatir delete函式釋放物件的空間，
其中new T[n]的原理： 呼叫operator new[]函式，operator new[]當中又是通過呼叫operator
new函式完成N個物件空間的申請，然后對這些空間執行N次建構式，delete[]的原理：釋放的物件空間上執行了N次解構式，完成N個物件中資源的清理，呼叫operator delete[]釋放空間，實際在operator delete[]中呼叫operator delete來釋放空間，

小測驗，畫出下面的st與pst所在堆疊幀位置

class Stack
{
public:
	Stack(int cap)
		:_a(new int[cap])
		,_top(0)
		,_cap(cap)
	{}
private:
	int* _a;
	int _top;
	int _cap;
};
int main()
{
	Stack st(5);
	Stack* pst = new Stack(5);
	//....
	delete pst;
	pst = nullptr;
	return 0;
}

需要注意這兩個實體化出來的物件一個是在堆疊，一個在堆，他們的宣告周期是不一樣的，但是他們的_a都是在堆上面，也證實了呼叫delete堆上的物件時，會先把它的資源（這里的_a）給清理了，這樣才不會造成記憶體泄漏，

五、定位new運算式

定位new的作用是在已分配的原始記憶體空間中呼叫建構式初始化一個物件

• 使用方式：兩種方式差異即type有無默認建構式！

new (place_address) type或者new (place_address) type(initializer-list)
place_address必須是一個指標，initializer-list是型別的初始化串列

定位new一般和記憶體池使用，正因為記憶體池分配出的記憶體沒有初始化，所以如果是自定義型別的物件，需要使用new的定義運算式進行顯示建構式進行初始化，
但我們這里沒涉及記憶體池，所以我們換一個測驗，列印一句話證明呼叫成功即可，

class Stack
{
public:
	Stack(int cap)
		:_a(new int[cap])
		,_top(0)
		,_cap(cap)
	{
		cout << "完成一次呼叫定位new\n";
	}
	~Stack()
	{
		free(_a);
		_a = nullptr;
		cout << "完成一次釋放空間\n";
	}
private:
	int* _a;
	int _top;
	int _cap;
};
int main()
{
	Stack* pst = (Stack*)malloc(sizeof(Stack));
	
	new(pst) Stack(5);//這里呼叫Stack的構造需要傳參

	delete(pst);
	pst = nullptr;
	return 0;
}

六、malloc/free和new/delete的區別

我們從三點出發：特點和用法，底層原理區別，處理錯誤的方式，

• malloc/free是函式，new/delete是運算子（特點）
• malloc申請空間需要手動計算空間，new的話只需要空間的型別就可以（用法）
• malloc的回傳值是void，new的回傳值就是型別的指標(用法)，
• malloc失敗回傳NULL，delete失敗拋例外（處理錯誤的方式）
• 申請自定義型別物件時，malloc/free只會開辟空間，new會開辟好空間呼叫建構式，delete會先呼叫解構式再釋放空間，new在申請空間用到了malloc，delete用到了free，（底層原理區別）

呼叫new的時候我們都做了什么？

我們呼叫new相當于呼叫operator new先把空間開出來（拋例外），new當中實作了定位new顯示呼叫建構式，然后還利用了模板把回傳值處理了，
編輯器的話指令少了定位new直接呼叫，但我們呼叫的時候就要顯式呼叫，

總結

C++記憶體管理結束啦！！下一章節將會進行模板的講述，講述完之后就是STL，相當于C++終于可以入門啦！！！