new和delete
回想我们C语言时期是如何实现动态内存管理的？是不是靠着malloc、calloc和realloc这三个函数实现的。也许对于用习惯的读者来说，这些代码用的很顺手。不过接下来欣赏一段c++用关键字new和delete实现的动态内存管理，也许你很快就会改变心意：
int main()
{
int* ptr1 = new int(5);
int* ptr2 = new int[10] {1, 2, 3, 4};
delete ptr1;
delete[] ptr2;
return 0;
}
上面代码中ptr1申请了一个int空间并且初始化为5；ptr2则申请了10个int空间，前4个初始化为1，2，3，4剩下的初始化为0.
再看看用malloc实现方式：
int main()
{
int* ptr1 = (int*)malloc(sizeof(int));
if (!ptr1)
{
perror("malloc fail");
return -1;
}
*ptr1 = 5;
int* ptr2 = (int*)malloc(sizeof(int) * 10);
if (!ptr2)
{
perror("malloc fail");
return -1;
}
free(ptr1);
free(ptr2);
return 0;
}
是不是显得十分繁琐，并且ptr2初始化会十分麻烦，这里就没有实现了。
事实上new的优势还远不止于此，对于内置类型会初始化"()"中的值，对于自定义类型则会调用构造函数。
在释放空间方面倒是和free相差无几，new开辟的空间用delete释放，new []开辟的空间用delete[]释放。
以上只是粗谈了new和malloc的区别，现在我们详细对比以下他们之间的不同：
- malloc和free是函数，new和delete是操作符
- malloc申请的空间不会初始化，new可以初始化
- malloc申请空间时，需要手动计算空间大小并传递，new只需在其后跟上空间的类型即可， 如果是多个对象，[]中指定对象个数即可
- malloc的返回值为void*, 在使用时必须强转，new不需要，因为new后跟的是空间的类型
- malloc申请空间失败时，返回的是NULL，因此使用时必须判空，new不需要，但是new需要捕获异常
- 申请自定义类型对象时，malloc/free只会开辟空间，不会调用构造函数与析构函数，而new在申请空间后会调用构造函数完成对象的初始化，delete在释放空间前会调用析构函数完成空间中资源的清理
operator new和operator delete
看到operator读者是不是不自觉想到了操作符重载，事实上这里并不是操作符重载。operator new二号operator delete是两个全局函数，new的底层是通过调用operator new实现的，delete的底层是通过operator delete实现的。事实上，我们也可以直接调用这两个全局函数：
int main()
{
int*ptr=(int*)operator new(10*sizeof(int));
operator delete(ptr);
return 0;
}
大家观察上述代码是不是觉得和malloc和free有点相似呢？
这种直觉是正确的，operator new和operator delete的底层都是通过malloc和free实现的。
不过直接调用operator new就像直接调用malloc一样了，不仅需要强转而且不能初始化。
另外，如果是自定义类型那么就不会调用构造函数和析构函数。
因此，我们需要手动调用构造函数和析构函数。
其中，手动调用构造函数涉及到定位new的知识：
class Test
{
public:
Test(int n = 4, int val = 0)
:_a(new int[n])
, _val(val)
{
}
~Test()
{
delete[] _a;
}
private:
int* _a;
int _val;
};
int main()
{
Test* ptr = (Test*)operator new(sizeof(Test));
new(ptr)Test();
ptr->~Test();
operator delete(ptr);
return 0;
}
- 借助定位new的功能，我们可以手动调用构造函数。
- 由上述代码可知，在delete自定义类型的时候，也是先调用析构函数，再operator delete这段空间。防止内存泄漏。
- 大多数情况下我们都是直接调用new和delete的，而不会去使用operator new和operator delete，除非是像内存池那种情况。
由此我们可以得出new、delete、new[]和deleta[]的原理：
new的原理
- 调用operator new函数申请空间
- 在申请的空间上执行构造函数，完成对象的构造
delete的原理
- 在空间上执行析构函数，完成对象中资源的清理工作
- 调用operator delete函数释放对象的空间
new T[N]的原理
- 调用operator new[]函数，在operator new[]中实际调用operator new函数完成N个对象空间的申请
- 在申请的空间上执行N次构造函数
delete[]的原理
- 在释放的对象空间上执行N次析构函数，完成N个对象中资源的清理
- 调用operator delete[]释放空间，实际在operator delete[]中调用operator delete来释放空间
那么这时我们又有一个问题：new[]多个自定义类型时，delete[]怎么知道要调用多少次析构函数呢？
事实上，对于有析构函数的自定义类型，new[]多个空间时，会多开辟一个整型空间在前面记录要调用析构函数的次数。因此delete[]会将前面那个空间也free掉，而用delete释放空间就会导致从中间开始free空间而导致报错。
说这么多也只是想强调规范写代码，new对应delete，new[]对应delete[]，这样的报错就不可能存在。
