C++中关于new及动态内存分配的思考

如何实现一个malloc？

malloc_tutorial.pdf

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    我们知道，使用malloc/calloc等分配内存的函数时，一定要检查其返回值是否为“空指针”(亦即是检查分配内存的操作是否成功)，这是良好的编程习惯，也是编写可靠程序所必需的。但是，如果你简单的把这一招应用到new上，那就不一定正确了。

    C++里，如果new分配内存失败，默认是抛出异常的。如果你想检查new是否成功，应该捕捉异常。

    try{
        int* p = new int[SIZE];
        //其他代码
    }catch( const bad_alloc& e ){
        return -1;
    }

当然，标准的C++亦提供了一个方法来抑制new抛出异常，而返回空指针：

    int* p = new (std::nothrow) int; //这样，如果new失败了，就不会抛出异常，而是返回空指针
        if( p==0 )//如此这般，这个判断就有意义了
            return -1；
            //其他代码

——————————————————————以上都是无用之谈

new的语法格式：new 数据类型(初始化参数列表)；

关于new后加()与不加()的区别：

  在用new建立一个类的对象时，若存在用户定义的默认构造函数，则new T和new T()两写法效果相同，都会调用此默认构造函数；若未定义，new T会调用系统默认构造函数，new T()除了调用系统默认构造函数，还会给基本数据类型和指针类型的成员用0赋值，且该过程是递归的。即若该对象的某个成员对象未定义默认构造函数，那么该成员对象的基本数据类型和指针类型的成员同样会被以0赋值。

故用new的时候请加上()。

运算符delete用来删除由new建立的对象，释放指针所指向的内存空间。

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关于new数组类型的对象：

语法格式： new 类型名 [数组长度];

delete[] 指针名;

如int* p = new int[10]();

delete[] p;

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多维数组：

语法格式： new 类型名T[第一维长度][第二维长度]...;

其中第1维长度是任何结果为正整数的表达式，其余必须是正整数的常量表达式(因为是常量，故不能直接分配两维都不固定的数组)。

若内存申请成功，返回指向新分配内存的首地址的指针，但不是T类型指针，而是指向T类型数组的指针，数组元素的个数为除第一维外各维下标表达式的乘积。

如int (*p)[25][10];　　　　　　　　　　//请把p抽出来看，p的类型为 int* [25][10]

   p = new int[10][25][10];

则指针p即可以作为指针用，也可以当一个三维数组名用。

再举例如下：

int *p = new int[10];　　　　　　 　　 //返回一个指向int的指针int*.

int (*p)[10] = new int[2][10];　　　　//new了一个二维数组，返回一个指向int[10]这种一维数组的指针int(*)[10].

int (*p)[2][10] = new int[5][2][10]; //new了一个三维数组，返回一个指向二维数组int[2][10]这种类型的指针int (*)[2][10].

注意：new int[0][10]和new int[][10]都是无分配内存。

那么如果第二维都不确定怎么办呢？

    int **a = new int*[n];
    for(int i = 0; i < n; i++)
        a[i] = new int[n]();
//分配n*n的数组，还可以a[i] = new int[i]();有点java的味道...
　　for(int i = 0; i < n; i++)
　　　　delete[] a[i];
　　delete[] a;

当char * a=new char[10]后，程序结束需要delete [] a请问为什么不需要写delete [10] a ，即计算机是怎么知道是数组大小的？

参考以下链接：
https://blog.csdn.net/hazir/article/details/21413833
 

How do compilers use “over-allocation” to remember the number of elements in an allocated array?

// Original code: Fred* p = new Fred[n];
char* tmp = (char*) operator new[] (WORDSIZE + n * sizeof(Fred));
Fred* p = (Fred*) (tmp + WORDSIZE);
*(size_t*)tmp = n;
size_t i;
try {
  for (i = 0; i < n; ++i)
    new(p + i) Fred();           // Placement new
}
catch (...) {
  while (i-- != 0)
    (p + i)->~Fred();            // Explicit call to the destructor
  operator delete[] ((char*)p - WORDSIZE);
  throw;
}

// Original code: delete[] p;
size_t n = * (size_t*) ((char*)p - WORDSIZE);
while (n-- != 0)
  (p + n)->~Fred();
operator delete[] ((char*)p - WORDSIZE);

How do compilers use an “associative array” to remember the number of elements in an allocated array?

// Original code: Fred* p = new Fred[n];
Fred* p = (Fred*) operator new[] (n * sizeof(Fred));
size_t i;
try {
  for (i = 0; i < n; ++i)
    new(p + i) Fred();           // Placement new
}
catch (...) {
  while (i-- != 0)
    (p + i)->~Fred();            // Explicit call to the destructor
  operator delete[] (p);
  throw;
}
arrayLengthAssociation.insert(p, n);

// Original code: delete[] p;
size_t n = arrayLengthAssociation.lookup(p);
while (n-- != 0)
  (p + n)->~Fred();
operator delete[] (p);

参考链接：https://isocpp.org/wiki/faq/compiler-dependencies#num-elems-in-new-array-overalloc

malloc/free与new/delete的策略类似，new/delete是malloc/free的上层

https://stackoverflow.com/questions/197675/how-does-delete-know-the-size-of-the-operand-array

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隐式空闲链表（任何操作的开销都与堆中已分配块和未分配块的总数呈线性关系）

带边界标记的合并（块分配与堆块的总数呈线性关系，合并空闲块常数时间）

显式空闲链表（分配时间从块总数减少为空闲块数量的线性时间，释放时间取决于空闲链表块的排序策略，LIFO则常数时间释放，按地址顺序排序则线性时间释放，如果采用了边界标记，合并时间常数）

分离的空闲链表：简单分离存储 / 分离适配 / 伙伴系统