C++动态内存管理
本节重点：
1：总结并剖析malloc/free和new/delete之间关系和差异。
2：剖析new/delete、new[]/delete[]到底做了些什么事情。
3：实现NEW_ARRAY/DELETE_ARRAY宏，模拟new[]/delete[]申请和释放数组。
差异：
>>malloc是一个函数，而new是C++封装出来的一个操作符。
>>new delete 会调用构造和析构函数，（深拷贝，开辟空间并且进行初始化）而malloc直接开辟空间。（浅拷贝，只开辟空间并不会初始化）
关于调用构造函数和析构函数：
定位new：在指定的位置调用构造函数，而不进行开辟空间操作；
格式： Type * p= new (ptr) type；
普通new：开辟地址并初始化；
operate new：相当于C语言中的malloc，只负责申请内存；
格式：void* p= operator new(sizeof(string));
delete operate:普通的delete. 调用析构并且释放空间。
operate delete（PTR）:释放指定位置的空间，相当于C语言中的free；
>>new能够自动计算需要分配的内存空间，而malloc需要手工计算字节数。
>>malloc/free需要库文件stdlib.h支持，new/delete则不需要库文件支持。
>>void *malloc(long NumBytes)：malloc分配指定字节数，返回指向所开辟空间的指针（void 类型指针），开辟失败返回NULL；
void free(void *FirstByte)：free 是释放malloc所开辟的空间，返还给操作系统。传所开辟空间的起始地址。
>>new是类型安全的，而malloc不是，它必须自己强转类型麻烦易错。
例如，int* p=new float[2]，编译时就会报错；而int* p=malloc(2*sizeof(float))，编译时编译器就无法指出错误来。
>>new一般由两步构成，分别是new操作和构造。new操作对应于malloc，但new操作可以重载，可以自定义内存分配策略，不做内存分配，甚至分配到费内存设备上，而malloc不可以。
>>new开辟空间失败抛异常，malloc开辟失败返回NULL；
eg：int* p1 = (int*) malloc(sizeof (int)); //malloc函数的返回值
int* p2= new int;
注意malloc/free、new/delete、new[]/delete[]
一定匹配使用，一定匹配使用，一定匹配使用！！！重要的事说三遍！否则可能出现内存泄露甚至崩溃的问题.
如下代码不匹配使用会出现什么问题？为什么？
void Test ()
{
// 以下代码没有匹配使用，会发生什么？有内存泄露吗？会崩溃吗？
int* p4 = new int; //开辟一个int
int* p5 = new int(3); //开辟一个int,并且初始化为3
int* p6 = new int[3];
//开辟三个int，（事实上开辟了四个int的空间，第一个int空间存放一个开辟多少个的个数）
//然后指针向后移动四个字节，所以p6指向开辟数组的的第一个元素的起始位置。
int* p7 = (int*) malloc(sizeof (int)); //开辟一个int。
delete[] p4 ;//崩溃，多向前走了四个字节。
delete p5 ;//匹配使用，没问题。
free(p5 );//不会调用析构函数。
delete p6 ;//崩溃。应该向前移动四个字节
delete p7 ;//多调用一次析构函数。并无大碍。
}
剖析：
(1)new/delete
new做了两件事：1）调用operator new 分配空间；2）调用构造函数初始化对象.
delete做了两件事：1）调用析构函数清理对象；2）调用operator delete 释放空间.
(2)new[ ]/delete[ ]
new[ ]做了两件事：
1）调用operator new分配空间；开辟N*sizeof(类型)+4个空间，前四个字节存N（开辟的个数）。
2）调用N次构造函数分别对每个对象进行初始化.
delete[ ]做了两件事：
1）调用N次析构函数分别对每个对象进行清理；
2）调用operator delete 释放空间.
实现NEW_ARRAY/DELETE_ARRAY宏，模拟new[]/delete[]申请和释放数组。
#include<iostream>
using namespace std;
// new[ ]
#define _ARRAR_NEW_ARRAY(PTR,TYPE,N) \
do{
\
/*调用operate new 开辟空间;*/ \
PTR = (TYPE*)operate new(sizeof(TYPE)*N + 4) \
*((int*)PTR) = N; \
PTR = (TYPE*)((char*)PTR + 4); \
/*循环调用构造函数进行初始化;*/ \
for (size_t i = 0; i < N; i++) \
new(PTR + i)TYPE;/*定位new*/ \
} while (false)
// delete[ ]
#define _ARRAR_DELETE_ARRAY(PTR,TYPE) \
do{ \
/*将指针向前移动四个字节，拿出N*/ \
size_t N = *(int*)((char*)PTR - 4); \
/*循环调用析构函数进行清理;*/ \
for (size_t i = 0; i < N;i++) \
PTR[i].~TYPE(); \
PTR = (TYPE*)((char*)PTR - 4); \
/*释放开辟的空间*/ \
operator delete(PTR); \
} while (false)