c++内存分配之堆和栈

栈Stack，一般调用函数时，在作用域中会栈用来存放参数和返回地址。

在消亡时自动归还内存

堆Heap，系统提供的全局内存空间，一般通过动态分配取得的都是这种全局内存。

结束后要手动释放内存，否则内存泄漏

• 栈对象

在作用域中创建的对象，可以理解成临时变量。

在作用域结束时自动消亡，执行析构。因此也叫自动(auto)对象

• 静态对象&全局对象

相比普通的栈对象，生存期扩大到了整个程序。程序结束后才会消亡

某些情况会导致内存泄漏

全局对象因为在main外面，又只能放在前面，所以可以说是全局

• 堆对象

为指针开辟内存空间，要在指针改变或消亡前释放空间，才能结束。

若没有释放空间，则对象一直存在，内存泄漏。

内存泄漏： 本来划的一块内存因为某些原因不再被控制了。

指针可以改变指向，而且有的指针存放在栈中，当指针被释放后，会失去对内存的控制。

在使用new的时候，实际先调用operator new分配内存，再调用构造函数创建对象。

//以Complex对象为例，当执行Complex* pc = new Complex(1, 2);时
Complex *pc;
void* mem = operator new( sizeof(Complex) ); //operator new不是运算符，是函数，实质是调用malloc。但operator new可重载
pc = static_cast(mem); //c++特有的类型转换方式，当然用c的方式也行
pc->Complex::Complex(1,2); //通过指向对象的指针调用构造函数。（此时参数this等于pc

在delete时，先析构，再回收内存。

//以String为例，我们动态分配一个String对象，其内部又是一个动态分配。当delete ps时
String::~String(ps);  //内容是delete[]字符串，所以共delete两次
operator delete(ps);  //实质是调用free，同operator new

• 拓展：动态内存分配，真正所得的内存块（以VC为例，了解底层）

单个对象：

1. 如果new了一个Complex，其中包含 2*4=8 字节。而为了标记会在前后各加4字节的cookie。cookie记录了这块new的内存的主要信息并起引导作用（可以认为指针通过cookie进而指向对象本身）

VC的特点是内存为16字节的倍数。我们以4字节为一个单元（方便看，毕竟 int 就是4字节），则为4单元的倍数。

• 正常模式：此时这块内存为 8 + 2 * 4 = 16，分配完成，并将cookie记录为11h（16进制的16+1，16为占用内存，末位1或0标记此处是否占用。因此占用内存必须是16的倍数，即4单元的倍数）
• 调试模式：Complex前面会有8个单元的调试头，后面会紧跟着加1个调试用单元，共9个。所以要加3个pad单元，cookie记为41h

pad 的意思就是垫子。咲夜的那个

2. 如果是String，其内容只有一个指针，4个字节

• 正常模式：需要加一个pad，分配完成
• 调试模式：2+9+1=12是4的倍数。不用加pad

而String内又会指向另外的内存分配，也要经历这样的过程，但分配的是字符串

new 函数将内存分配进行了封装，相比底层的 malloc ，更加直观

对象数组：

1. Complex* p = new Complex [3];cookie和调试字节不变，只是要加一个int（4字节）用来记录数组容量3，内容变成3块Complex连起来，即6个单元（也要构造3次）

   再实际计算需要的pad数和cookie数据。垫，都可以垫

2. String* p = new String[3];同上

以上解释了数组为何是物理意义上的连续内存

回收内存：原理是读cookie存储的数据，直接整体回收对应大小的内存。单个数据用delete，只析构一次；而数组特别是含指针的如String类要用delete[]，将数组中每个对象分别析构。

• 简单的类不需要特别的析构函数，可以当做打包的基本数据，所以简单数组也可以delete
• 而String等类析构时要回收指针指向的具体内存，否则内存泄漏
• delete 的原理是搜索内存首尾的 cookie 并执行一次析构
• 而delete[ ]会逐个检查每个单元，对每个元素分别执行析构

• 小补充：

要在栈（作用域）中创建对象时，编译器会检查析构函数的访问性。如果为private或protected则无法创建（很合理）。

这样可保证只能在堆中建立对象，防止在栈中建立。若有子类，则析构需要重载，作为虚函数，放在protected更合适。

相对应的，要防止在堆中建立对象，可以将标准的new函数放入private中。