透彻理解C/C++内存管理：从原理到实战的完整指南

int globalVar = 1;
static int staticGlobalVar = 1;
void Test()
{
 static int staticVar = 1;
 int localVar = 1;
 int num1[10] = { 1, 2, 3, 4 };
 char char2[] = "abcd";//char2是首元素地址 a b c d \0
 const char* pChar3 = "abcd";
 int* ptr1 = (int*)malloc(sizeof(int) * 4);
 int* ptr2 = (int*)calloc(4, sizeof(int));
 int* ptr3 = (int*)realloc(ptr2, sizeof(int) * 4);
 free(ptr1);
 free(ptr3);
}

1. 选择题：
   选项: A.栈  B.堆  C.数据段(静态区)  D.代码段(常量区)
   globalVar在哪里？____C   
   staticGlobalVar在哪里？____C
   staticVar在哪里？____C
   localVar在哪里？____A
   num1 在哪里？____A
   
   char2在哪里？____A  首元素地址
   *char2在哪里？___A  *char就是a
   pChar3在哪里？____A      
   *pChar3在哪里？____D   指向常量字符串
   ptr1在哪里？____A        
   *ptr1在哪里？____B

void Test()
{
    // malloc: 分配指定字节数的内存，不初始化
    int* p1 = (int*)malloc(sizeof(int) * 4);
    
    // calloc: 分配指定数量和大小的内存，并初始化为0
    int* p2 = (int*)calloc(4, sizeof(int));
    
    // realloc: 调整已分配内存块的大小
    int* p3 = (int*)realloc(p2, sizeof(int) * 10);
    
    // 注意：realloc成功后，原指针p2可能已经失效
    // 这里不需要free(p2)，因为realloc会处理原内存块
    free(p1);
    free(p3);  // 只需要释放realloc返回的新指针
}

void Test()
{
    // 动态申请一个int类型的空间（不初始化）
    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3个int类型的连续空间
    int* ptr6 = new int[3];
    
    // 正确释放内存
    delete ptr4;
    delete ptr5;
    delete[] ptr6;  // 注意：数组使用delete[]
}

class A
{
public:
 A(int a = 0)
 : _a(a)
 {
 cout << "A():" << this << endl;
 }
 ~A()
 {
 cout << "~A():" << this << endl;
 }
private:
 int _a;
};
int main()
{
 // new/delete 和 malloc/free最大区别是 new/delete对于【自定义类型】除了开空间还会调用构造函数和析构函数
 // 自定义类型对比
    A* p1 = (A*)malloc(sizeof(A));  // 只分配内存，不调用构造函数
    A* p2 = new A(1);               // 分配内存并调用构造函数
    
    free(p1);   // 只释放内存，不调用析构函数
    delete p2;  // 先调用析构函数，再释放内存
    
    // 内置类型对比（行为几乎相同）
    int* p3 = (int*)malloc(sizeof(int));
    int* p4 = new int;
    
    free(p3);
    delete p4;
    
    // 数组操作对比
    A* p5 = (A*)malloc(sizeof(A) * 10);  // 不调用构造函数
    A* p6 = new A[10];                   // 调用10次构造函数
    
    free(p5);     // 不调用析构函数
    delete[] p6;  // 调用10次析构函数
    
    return 0;
}

/*
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)

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;
}

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

int main()
{
    // 方法1：使用malloc分配内存，定位new构造对象
    A* p1 = (A*)malloc(sizeof(A));
    new(p1)A;  // 在p1指向的内存上调用构造函数
    p1->~A();  // 显式调用析构函数
    free(p1);
    
    // 方法2：使用operator new分配内存
    A* p2 = (A*)operator new(sizeof(A));
    new(p2)A(10);  // 带参数的构造函数
    p2->~A();
    operator delete(p2);
    
    return 0;
}