文章目录

2 内存分配的每一个层面
3 4个层面的基本用法
4.基本构件之一new delete expression(上)
5.基本构件之一newdelete expression(中)
7.Array new
8.placement new
9.重载
10.重载示例（上）
11.重载示例（下）

2 内存分配的每一个层面

对于C++的应用程序来讲，我们一般有三种调用函数的方式来分配内存；

malloc函数;
new的相关操作符和函数；
allocator的相关分配器；

而从图我们也知道，每一层都是对下一层的封装；也就是说，假如我直接调用标准库的std::allocator来说，也是在里面封装了new之类的m,而对于new来说，下次一层也是封装malloc；
其实我们讨论到malloc底层即可，不用再深入到O.S的API ;

C++的内存分配函数的分类：从4个层面去探讨它；

3 4个层面的基本用法

我们知道对于malloc来说，调用它，只要告诉malloc多少个字节就可以直接分配内存；
对于new来说，我们只要new一个对象即可；；
其实还有一种是调用:: operator new的用法，这个::operator new还可以发生重载，并且使用它的方式也是给函数传入需要的字节数即可；但是对于::operator new的底层代码来说，也是调用了 malloc函数来的;

对于allocateor来说，不同的编译器的实现的接口有所不一样，这就使得我们有点讨厌；

对于VC编译器来说：也是下图代码_MSC_VER那段；allocator(）表示的是一个匿名对象，而int是分配的内存单元大小，allocator().allocate(3,(int*)0); allocate(3(int*)0);第一个参数表示分配了3个int大小的内存，至于第二个参数（int*）0，是一个无用的参数，至少对于现在来说，我们认为他是没有用的；
对于——BORLANDC_的编译器来说：分配的使用方式也是和上面的vc差不多，但是没有第二个参数的设计，我门看上去觉得这似乎更加合理；我们知道vc低下的编译器和该编译器低下的释放内存，都需要指定指针和释放内存的大小，这就是有一把双刃剑，它很自由，但是假如你使用分配有错误的话，那么就会发生很严重的内存释放失败的问题；

对于GNU的编译器来说：其中下图的使用方式是GNU2.9的版本，但是不同的是，这个版本的调用方式是直接调用了allocate函数，也是但是分配过去不再是内存单元的大小，而是分配的字节大小了；
其实对于GNU4.9后的allocate分配器来说，书写方式和下图的方式不一样了；

GNU4.9的版本的allocateor的调用方式，其实GUN编译器有好多个分配器，下一显示的就是两种分配器，他们的用法都是通过对象去调用的；不再像2.9版本的GUN那样通过函数去调用；

4.基本构件之一new delete expression(上)

我们知道对于 new来说：是先分配内存，再调用构造函数，如上图，左边的部分，就是一个new的编译器的实现方式；由于要处理异常情况，再编译器实现new的过程中，会有一个try catch的异常处理；
并且值得关注的是，构造函数，是不可以自己调用的，而编译器而已自己调用；
但是假如我们非要调用的话，那么就可以通过调用 placement new函数；至于 placement new是什么后面再讨论；
还有个注意的是：上面的 opreator new 是没有使用:: operator new的方式调用，我们知道::oprerator new 是可以被重载的，假如上面的类 Complex没有重载operator new 那么调用方式就是默认的全局那个::operator new 了;

接下来关注的是上图的右上角的部分，那个是operator new 在 vc98下的实现方式，我们要知道，不同编译器的实现可能都会有所差异，但是这个编译器的实现都可以代表了operator new的处理方式；

我们也知道，里面就是调用了底层的malloc去实现内存分配的；

我们关注opreator new的while循环里面；只要内存不足被分配失败了就会执行while循环里面的代码；
里面又调用了一个函数callnewh函数，这个函数主要是malloc内存分配失败后，去调用自己的callnewh函数，去释放你认为需要释放的内存字节，不必要的那些内存，这样，就可以再次进入循环，继续分配内存供你使用；

5.基本构件之一newdelete expression(中)

对于delete这个操作符来说：先析构再释放，在编译器底层也是调用了free来释放内存的。

7.Array new

我们知道，对于array new 一般都搭配 arrary delete使用的；但是我们有没有想过一个问题？
假如使用array new 分配内存，而不使用arrary delete释放内存呢，会发生什么？

其实我们大家都知道会发生内存泄漏，但是这个并不是一定的事情；而且内存泄漏到底在哪里发生内存泄漏可能也有人不清楚。
假如对于一个class来说，没有指针的成员，不是用arrary deleete是没有影响的；因为我们知道，delete的最终动作是先析构后释放内存，也就是说，假如你array new的分配内存，却不用 arrary delete的话，而用 delete就直接会析构一次，但是对于没有指针成员的class来说，即使你不析构也无所谓的，因为对象结束了，没有指针的成员数据也会跟着销毁，析构函数最主要是清理指针成员的堆区内存；
那么arrary delete比delete多出的动作也就是多次调用析构函数和一次调用析构函数的区别；
也就是说假如用arrary new 分配内存，用arrary delete释放内存，那么arrary会调用多次你在arrary new分配内存的元素的每个析构函数；
那么就很容易理解了：假如对于有指针成员的class来说：没有arrary delete的话，只会析构一次，也就是说，对于剩下的数组元素的对象，没有成功被析构，也就是说在这里才会发生内存泄漏；

我们其实需要知道，malloc实际分配内存来说，不单单只分配了你传入参数的字节数，其实还会多分配出一些cookie，这部分的内存是用来存放一些琐碎的内存信息；比如你用array new 分配内存，当你要释放内存时候，你是怎么知道array new到底分配了多少内存，这时候就需要有cookie来记录这些信息，其实对于数组来说，最主要的记录信息就是那个数组的长度了，到时候在释放内存的时候，就可以通过cookie里面记录的数组长度信息进行正确释放内存；

下面的测试主要说明：使用array分配内存时候和释放内存，是否调用了构造函数和析构函数；调用了多少次；
值得注意的是：要使用 array new 那么你的类中必须有默认构造函数，因为你在 new 时候，是无法有机会给它传参调用其他的构造构造的，那么只能通过有默认构造函数来完成对数据成员的初始化；

上面的测试结果：有一个是调用构造函数时从上往下，而析构时候是相反的；当然这个不一定所有编译器都是这样实现，不同的编译器的析构和构造顺序可能不一样；但是我们需要知道的是：能够正确分配和正确释放即可；

下图是使用array new 来分配基本数据类型int使用，释放却直接使用delete来释放的情况说明：
其实也是没有内存泄漏的，因为对于基本数据类型int来说，它这个根本不需要析构函数，也就没有所谓的内存泄漏的说法，释放内存也没什么错误；

我们分配上案例的结果字节大小是40，但是实际的内存分配的大小却不是，我们需要知道，右图是在vc低下的内存分配方式：观察又多出来的32字节还有12字节还有一些61h的东西，这些是什么，之后会谈；

下图的是有一个Demo类，大小为12个字节，并且还有析构函数，；我们也是使用array new去测试：发现分配3个元素，数组大小为36+4 = 40，这里多出的4个字节是做什么的呢？；
对于“有析构函数的类来说，用array new 分配内存多出了一块内存区域是4个字节记录了数组的大小；从这个内存角度去解释也可以知道：假如用delete去释放 array new的时候，会发生错误，因为释放时候多出的记录数组大小的字节数不知道如如何释放了，不使用array delete打乱了释放内存的方式；其实本质就是里面的operator new 释放内存会错乱，并且里面的析构函数只析构一次，并不会发生什么问题，因为该Demo类中没有指针指向堆内存。

结论是对于类来说：有析构函数那么使用array new 分配内存就会多出4个字节记录大小，没有析构则不；

8.placement new

通过palcement new主动调用构造函数；
一般都是在一个类是用了array new 分配了内存后，需要对数组每个元素初始化，那么就可以通过 palcement new 的方式去调用该类的构造函数，达到初始化的目的；

9.重载

我们知道假如我们在应用程序写如下的代码红色框框的代码：编译器底层是绿色框框的方式实现的

假如我们没有自己重载 operator new 这个函数，那么编译器底层就会默认使用全局的::operator new 函数；也就是说，编译器会走如上图的2好路线；假如我们自己实现了一个operator new 那么就会走自己的operator new。

重载全局的::operator new 这种方式基本没人会这么干，因为重载全局的影响太大了，一旦你写得不好，就会很容易出大问题；

重载operator new 得基本格式

对于array new来说，operator new [ ]它的得重载格式如下

10.重载示例（上）

值得注意的是：重载局部的operator new时候我们都是要在类内加static;因为在创建对象时候，都没有对象，肯定不能通过对象来调用ioperator new 分配内存，所以说，只能设计static，但是实际上，就算不写static也是可以的，应该是编译器底层又默认实现了吧。

有一种很奇怪的写法：这种写法一般很少见，即这样写会跳过所有你重载的版本，直接调用的是全局的operator new；

11.重载示例（下）

当我们通过new()的方式去使用的时候，就是使用了operator new（size_t size,void* p）;这个函数；
也就是说我们平时使用的：new(地址) ；这种方式底层就是把地址传给了operator new 函数的第二个参数；

***
通过下图的调用方式我们也发现：是真的只有在抛出异常时候，delete()的版本函数才会被调用；

总结来说重载：new()，其实就是第二个参数设计为其他的数据类型，只要不是void即可，因为设计为第二参数void的operator new 是 placement new的用法了；

我们可以看到，其实在标准库的string（真名是basic_string）类中，就有重载new()的用法，并且第二参数是 extra,类型为 size_t；

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【侯捷】C++内存管理从平地到万丈高楼（前11节学习笔记）