目录

基础概念

内存布局

分配方式

实现

1.new和delete

2.利用空间配置器alloc

3.用malloc和free

4.静态内存分配

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基础概念

在讲内存分配之前，先对一些基础概念进行阐述，以便能更好的讨论问题

内存布局

代码编译为可执行程序后运行占用的内存可以分为以下几个区域：

1.栈区（stack) :  由编译器自动分配释放，用于存放函数的参数值，局部变量的值等；在一个进程中，位于用户虚拟地址空间顶部的是用户栈，编译器用它来实现函数的调用；栈上的内存在函数返回时就会自动释放；栈区的内存地址延伸方式从高地址向地址；栈内存的大小通常是有限的，所以大量使用可能导致栈溢出。
2.堆区（heap) : 一般由程序员分配释放，若程序员不释放，程序结束时可能由OS（操作系统）回收；堆可以动态地扩展和收缩，注意它与数据结构中的堆是两回事，分配方式倒是类似于链表。
3.全局区（静态区、static）: 全局变量和静态变量的存储是放在一块的，初始化的全局变量和静态变量在一块区域，未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域。程序结束后由系统释放。
4.文字常量区 : 常量字符串就是放在这里的，程序结束后由系统释放。
5. 程序代码区 : 存放函数体的二进制代码，代码里面的全局函数和类成员函数编译后就是存在这个区域。

一个可执行程序，在不运行时占用磁盘空间的是全局区、文字常量区和程序代码区，运行后栈区和堆区在内存里面才划分出来工作。下面是区域划分图：

实例分析

int  g_a=0;   //全局初始化区 static int g_b = 0; //全局变量，static限制了使用区域char *g_p1;   //全局未初始化区    static void func(int x, int y) //x,y是形参，栈区
{static int x1 =0；//局部（静态）初始化区   int x2 = 0;  //局部变量，栈区 
}int  main()    
{    int  x; //局部变量，存放在栈区   char  s[]="abc"; //局部变量，栈    char  *p1; //局部变量，栈    char  *p2="abcdef"; //"abcdef/0"在常量区，p3在栈上。    p1 =  (char  *)malloc(23);  //分配得来得23和25字节的区域就在堆区 strcpy(p1,"abcdef"); //"abcdef\0"放在常量区，编译器可能会将它与p2所指向的"abcdef"  优化成一个地方int* p4 = new int(2);  //p4是局部变量，存放在栈区，p4指向的内存是堆区
}    

分配方式

C/C++内存分配方式有3种：

1.从静态存储区域分配:  是在程序编译和链接时就确定好的内存；这些内存在程序整个运行期间都存在，如全局变量，static变量等。
2.在栈上创建：在执行函数时，函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建，函数执行结束时这些存储单元自动被释放，栈内存分配运算内置于处理器的指令集中，效率很高，但是分配的内存容量有限，如数组，局部变量，形参。 
3.从堆上分配：亦称动态内存分配 ，是在程序加载、调入、执行的时候分配/回收的内存；程序在运行的时候用 malloc 或 new 申请任意多少的内存，程序员自己负责在何时用 free 或 delete 释放内存。动态内存的生存期由程序员决定 ，使用非常灵活，但如果在堆上分配了空间，就有责任回收它，否则运行的程序会出现内存泄漏，频繁地分配和释放不同大小的堆空间将会产生堆内碎块。

实现

1.new和delete

在C++里面这种方式是用的最多的，代码如下：

    template <class T> struct CreateUsingNew{template <typename... Args>static T* Create(Args&&... args){ return new T(std::forward<Args>(args)...); }static void Destroy(T* p){ delete p; }};

2.利用空间配置器alloc

在STL中空间配置器的4个函数：

内存的配置：alloc::allocate();
对象的构造：alloc::construct();
对象的析构：alloc::destroy();
内存的释放：alloc::deallocate();

 利用空间分配器分配内存的代码如下：

    template<template<class> class Alloc>struct CreateUsing{template <class T>struct Allocator{static Alloc<T> allocator;template <typename... Args>static T* Create(Args&&... args){return new (allocator.allocate(1)) T(std::forward<Args>(args)...);}static void Destroy(T* p){//allocator.destroy(p);p->~T();allocator.deallocate(p,1);}};};

STL中容器默认空间分配器为std::allocator<_Tp>，内存分配和释放的接口allocate和deallocate内部实现只是将::operator new和::operator delete进行封装，没用做特殊处理；如果还想深入了解STL的空间配置器的相关内容，可以查阅我的博客深入理解STL空间分配器(一)-CSDN博客、深入理解STL空间分配器(二)-CSDN博客、深入理解STL空间分配器(三)-CSDN博客、深入理解STL空间分配器(四)-CSDN博客。

3.用malloc和free

 C语言的传统方式分配和释放内存，代码如下：

    template <class T> struct CreateUsingMalloc{template <typename... Args>static T* Create(Args&&... args){void* p = std::malloc(sizeof(T));if (!p) return 0;return new(p) T(std::forward<Args>(args)...);}static void Destroy(T* p){p->~T();std::free(p);}};

4.静态内存分配

代码如下：

    template <class T> struct CreateStatic{#ifdef _MSC_VER
#pragma warning( push ) 
#pragma warning( disable : 4121 )
// alignment of a member was sensitive to packing
#endif // _MSC_VERunion MaxAlign{char t_[sizeof(T)];short int shortInt_;int int_;long int longInt_;float float_;double double_;long double longDouble_;struct Test;int Test::* pMember_;int (Test::*pMemberFn_)(int);};#ifdef _MSC_VER
#pragma warning( pop )
#endif // _MSC_VERtemplate <typename... Args>static T* Create(Args&&... args){static MaxAlign staticMemory_;return new(&staticMemory_) T(std::forward<Args>(args)...);}static void Destroy(T* p){p->~T();}};

上面的例子都用到了std::forward，实现了构造函数参数的完美转发，它的用法可以参考博客C++之std::forward-CSDN博客