【C++修行之道】C/C++内存管理

int globalvar = 1;
static int staticGlobalvar = 1;

void test()
{
	static int staticVar = 1;
	int localVar = 1;

	int num[10] = { 1,2,3,4 };
	char char2[] = "abcd";
	const char* pchar3 = "abcd";

	int* ptr1 = (int*)malloc(sizeof(int) * 4);
	int* ptr2 = (int*)calloc(4, sizeof(int) * 4);
	int* ptr3 = (int*)realloc(ptr2, sizeof(int) * 4);
	free(ptr1);
	free(ptr3);
}

void test02()
{
	// 栈
	const int a = 0;
	int b = 0;
	cout << &a << endl;
	cout << &b << endl;

	const char* p = "11111111";
	cout << (void*)p << endl;
}

void Test()
{
	int* p1 = (int*)malloc(sizeof(int));
	free(p1);

	// 1.malloc/calloc/realloc的区别是什么？
	int* p2 = (int*)calloc(4, sizeof(int));
	int* p3 = (int*)realloc(p2, sizeof(int) * 10);

	// 这里需要free(p2)吗？
	free(p3);
}

void test03()
{
	// 内置类型
	// 动态申请一个int类型的空间
	int* ptr4 = new int;

	// 动态申请一个int类型的空间并初始化为10
	int* ptr5 = new int(10);

	// 动态申请10个int类型的空间
	int* ptr6 = new int[3];

	// 默认不初始化, 但是可以初始化
	int* ptr7 = new int[10] {1, 2, 3, 4};

	delete ptr4;
	delete ptr5;
	delete[] ptr6;
	delete ptr7;// 错误的释放操作
}

class A
{
public:
	A(int a = 0)
		:_a(a)
	{
		cout << "A(int a)" << this << endl;
	}

	A(int a1, int a2)
	{
		cout << "A(int a1, int a2)" << this << endl;
	}

	A(const A& aa)
		:_a(aa._a)
	{
		cout << "A(const A& aa)" << this << endl;
	}

	A& operator=(const A& aa)
	{
		cout << "A& operator=(const A& aa)" << this << endl;
		if (this != &aa)
		{
			_a = aa._a;
		}
		return *this;
	}

	~A()
	{
		cout << "~A()" << this << endl;
	}

private:
	int _a;
};

void test04()
{
	 自定义类型, new才能嗲用构造初始化, malloc不再适用
	//A* p1 = (A*)malloc(sizeof(A));
	 p1->_a = 0;
	 私有的,无法初始化

	//free(p1);

	// 开空间/是否空间, 还会调用构造和析构
	A* p2 = new A;
	A* p3 = new A(2);

	delete p2;
	delete p3;

	//A aa1(1);
	//A aa2(2);
	//A aa3(3);
	//A* p4 = new A[10]{ aa1,aa2,aa3 };
	
	A* p4 = new A[10]{ 1,2,3,4,5,{6,7} };
	delete[] p4;

	return ;
}

void test05()
{
	// operator new-> (malloc) + 构造函数
	A* p2 = new A;

	// 析构释放的是A对象上需要清理的资源
	// 析构 + operator delete
	// delete释放的是p2指向的空间
	delete p2;

	stack<int>* p3 = new stack<int>;
	delete p3;

}

/*
operator new：该函数实际通过malloc来申请空间，当malloc申请空间成功时直接返回；申请空间
失败，尝试执行空               间不足应对措施，如果改应对措施用户设置了，则继续申请，否
则抛异常。
*/
void* __CRTDECL operator new(size_t size) _THROW1(_STD bad_alloc)
{
	// try to allocate size bytes
	void* p;
	while ((p = malloc(size)) == 0)
		if (_callnewh(size) == 0)
		{
			// report no memory
			// 如果申请内存失败了，这里会抛出bad_alloc 类型异常
			static const std::bad_alloc nomem;
			_RAISE(nomem);
		}
	return (p);
}
/*
operator delete: 该函数最终是通过free来释放空间的
*/
void operator delete(void* pUserData)
{
	_CrtMemBlockHeader* pHead;
	RTCCALLBACK(_RTC_Free_hook, (pUserData, 0));
	if (pUserData == NULL)
		return;
	_mlock(_HEAP_LOCK);  /* block other threads */
	__TRY
		        /* get a pointer to memory block header */
		pHead = pHdr(pUserData);
	         /* verify block type */
	_ASSERTE(_BLOCK_TYPE_IS_VALID(pHead->nBlockUse));
	_free_dbg(pUserData, pHead->nBlockUse);
	__FINALLY
		_munlock(_HEAP_LOCK);  /* release other threads */
	__END_TRY_FINALLY
		return;
}
/*
free的实现
*/
#define   free(p)               _free_dbg(p, _NORMAL_BLOCK)

void test05()
{
	// operator new-> (malloc) + 构造函数
	A* p2 = new A;

	// 析构释放的是A对象上需要清理的资源
	// 析构 + operator delete
	// delete释放的是p2指向的空间
	delete p2;

	stack<int>* p3 = new stack<int>;
	delete p3;

}

// 结论: 不要错误匹配使用, 一定得匹配使用, 否则结果是不确定的
void test08()
{
	// A* p1 = new A;
	A* p2 = new A[10];// 44 or 40
	// 多开了四个字节用来存储内存大小(开辟空间的个数)
	// free(p2);
	// delete p2;
	delete[] p2;

	int* p3 = new int[10];// 40
	//free(p3);
}

A* p2 = new A[10]; // 分配了10个A类型的对象 
// 如果sizeof(A) == 4，则总共需要 4 * 10 = 40 个字节

A* p2 = new A[10]; // 分配了10个A类型的对象 
// 如果sizeof(A) == 4，管理信息额外4个字节，总共需要 40 + 4 = 44 个字节

class A
{
public:
	A(int a = 0)
		: _a(a)
	{
		cout << "A():" << this << endl;
	}
	~A()
	{
		cout << "~A():" << this << endl;
	}
private:
	int _a;
};

// 定位new/replacement new
int main()
{
	// p1现在指向的只不过是与A对象相同大小的一段空间，还不能算是一个对象，因为构造函数没有执行
	A* p1 = (A*)malloc(sizeof(A));
	new(p1)A; // 注意：如果A类的构造函数有参数时，此处需要传参
	p1->~A();
	free(p1);
	A* p2 = (A*)operator new(sizeof(A));
	new(p2)A(10);
	p2->~A();
	operator delete(p2);
	return 0;
}

void test09()
{
	// A* p1 = new A;
	//A* p1 = MemoryPool.Alloc(sizeof(A));
	A* p1 = (A*)operator new(sizeof(A));
	// 不支持这样显示调用构造
	
	//p1->A();// 不能这样显示的调用构造
	//new(p1)A;// 对已有空间，显示调用构造
	//new(p1)A(10);//对已有空间，显示调用构造
	//new(p1)A[10]{ 1,2,3,4 };// 对已有空间，显示调用构造

	// A* p1 = pool.alloc(sizeof(A));
	new(p1)A(10);// 对已有空间，显示调用构造

	// delete p1
	// p1->~A();
	operator delete(p1);
	// free(p1);

	// new []
	A* p2 = (A*)operator new(sizeof(A) * 10);
	int n = 10;
	for (int i = 0; i < n; i++)
		new(p2 + i)A(10);
	// 对已有空间，显示调用构造

	// delete[]
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		(p2 + i)->~A();
	}
	operator delete[](p2);

}

void MemoryLeaks()
{
   // 1.内存申请了忘记释放
  int* p1 = (int*)malloc(sizeof(int));
  int* p2 = new int;
  
  // 2.异常安全问题
  int* p3 = new int[10];
  
  Func(); // 这里Func函数抛异常导致 delete[] p3未执行，p3没被释放.
  
  delete[] p3;
}

int main()
{
 int* p = new int[10];
 // 将该函数放在main函数之后，每次程序退出的时候就会检测是否存在内存泄漏
 _CrtDumpMemoryLeaks();
 return 0;
}

// 程序退出后，在输出窗口中可以检测到泄漏了多少字节，但是没有具体的位置
Detected memory leaks!
Dumping objects ->
{79} normal block at 0x00EC5FB8, 40 bytes long.
Data: <                > CD CD CD CD CD CD CD CD CD CD CD CD CD CD CD CD 
Object dump complete.