侯捷 C++八部曲笔记汇总 - - - 持续更新 ! ! !
一、C++ 面向对象高级开发
1、C++面向对象高级编程(上)
2、C++面向对象高级编程(下)
二、STL 标准库和泛型编程
1、分配器、序列式容器
2、关联式容器
3、迭代器、 算法、仿函数
4、适配器、补充
三、C++ 设计模式
四、C++ 新标准
五、C++ 内存管理机制
1、primitives
2、std::allocator
3、malloc/free
4、other allocators
5、loki::allocator
六、C++ 程序的生前和死后

👉 该课程能让你：从平地到万丈高楼！—— 侯捷
👉 做到：心中自有丘壑！
💪 源码之前，了无秘密！

所有内存管理的最终动作都要跑到malloc去，所以malloc的效率至关重要。

• 即，最高阶是使用STL中的内存分配器，而STL的内存分配器实现是通过new，new[]，new()等较为低阶的函数，但终归会到malloc和free这两种C函数上来!
• 一般不会到最下面操作系统层次，不然程序不具有可移植性！

C++内存使用途径：

C++内存分配的基本工具如下：

🏃 四个层面使用栗子：

void* p1 = malloc(512); //512 bytes
free(p1);

complex<int>* p2 = new complex<int>; //one object
delete p2;

void* p3 = ::operator new(512);  //512 bytes (低层就是调用malloc)
::operator delete(p3); //(低层就是调用free)

//以下使用C++ 标准库提供的allocators。
//GNUC2.9  (以下函数为static,定要通过object调用)
void* p4 = alloc::allocate(512);//分配512bytes
alloc::deallocate(p4, 512);

//GNUC4.9  (以下函数为non-static,定要通过object调用)
void* p5 = allocator<int>().allocate(5); //分配5个int
allocator<int>().deallocate((int*)p5, 5);//归还个数也要告诉它

new、delete 表达式

基本用法

⭐️ new的过程分为三步：

1. 分配内存(指定类大小的空间)：new->operator new->malloc；
2. 将指针转化为对应的类类型；
3. 通过指针调用构造函数。

在上图右上角operator new的源码中:

• 当malloc没有成功时（一般很少出现），会调用你设定的函数new handler, 在这里面释放可以释放的内存，然后再调用malloc看是否成功；
• std::nothrow_t& _THROW0()参数，表示这个函数不抛异常，取而代之的是返回一个空指针，用户通过判断是否为空指针来判断是否分配成功。

👉 new handler

• 当operator new没有能力为你分配出你所申请的memory，会抛出一个std::bad_alloc exception的异常。某些老编译器则是返回 0，你仍可以令编译器那么做：

new (nothrow) Foo;

• 抛出exception（异常）之前会先（不止一次）调用一个可由 client (用户)指定的handler，以下是new handler 的形式和设定方法：

typedef void(*new_handler)();
new_handler set_new_handler(new_handler p) throw();
//set_new_handler 为C++提供的一个函数

这个new handler一般做两件事情：

1. 让更多的内存可用；
2. 调用abort()或者exit()。

举个栗子：

👉 =default，=delete

=default：表示使用默认版本（拷贝构造函数、拷贝赋值函数、析构函数，还有operator new/new[]、operator delete/delete[]，如果没有写的话，编译器会给你一套编译器合成版）；
=default：表示这个函数不要。

⭐️ delete的过程：
4. 先调用析构函数，对象本身的内存就会被释放掉，对象也就死亡了；
5. 然后释放内存：delete -> operator delete -> free。

构造函数不能被直接调用，析构函数可以被直接调用！

array new、array delete

⭐️ array new是分配一个对象数组:

• 通常容易犯得一个错误是在delete的时候忘记在delete后面加 []导致内存泄漏的问题。

正如上图所说的:

• 对于类中没有指针的类，不加 [] 可能问题不大，因为没有指针的类析构函数本来也就没有什么大的作用；
• 但是，如果有指针，忘记写 [] ，那么 delete 只会触发一次析构函数，delete掉一个指针指向的内存，其他指针指向的内存就会泄露。
  • 如上图的 psa 析构，str2 和 str3指向的地址会发生内存泄漏（析构的顺序依编译器而定）。

使用例子：

👉 没有办法直接调用构造函数设初值，只能绕个弯使用placement new来设初值，形式如下：

//定点的new
new(tem)A(i);			//tem是一个指针

下面两张图分别表示有指针和没指针的对象数组分配内存的区别：

对于分配一个对象数组，他会把数组的大小也放到存放对象数组的内存块的开头:

• 如果在delete内存的时候不加 []，编译器会把他当成一个一般的指针，指向一块对象；
• 它按照一块对象的方式来解析布局，但是存储的是3块，整个布局就乱掉了，就会报错！

placement new

用array new调用的是类的默认构造函数，还需要对数组中的对象进行真正的构造，这就需要placement new。允许我们将对象分配在已经构建的内存中。

placement new 就等同于调用构造函数。他不会进行内存分配，具体过程如下：

1. 调用重载的operator new，和上面的形式不一样，还传入了第二个参数buf（定点），用于返回已经分配好的内存；
2. 转型；
3. 调用构造函数。
   

operator new()、operator delete()函数

• 一般在类里可重载；
• 也可以重载全局的 ::operator new / ::operator delete，但很少，不然可能影响很大！

容器自己也有一套重载：

重载 ::operator new / ::operator delete

⭐️ 重载全局的：

⭐️ 在类中重载::operator new / ::operator delete更有用（array new / array delete重载也是一样的方法）：

在类里重载operator new 和operator delete前面一般要加上static(静态的)：

• 因为在创建对象的时候，对象还没有创建成功，因此是无法通过对象来调用一般的函数；
• 所以必须是静态的，这样才能不通过对象就能调用起来。

重载 operator new() / operator delete()

⭐️ 我们可以重载class member operator new()的前提是：

• 每一个版本的声明都必须有独特的参数列，其中第一个参数必须是size_t，其余参数以 new 所制定的 placement arguments为初值。

出现于new (…)小括号内的便是所谓的 placement arguments。形式例如：

//placement new
Foo* pf = new(300, 'c') Foo;

⭐️ 我们可以重载class member operator delete()：

• 但它们绝不会被delete调用；
• 只有当new 所调用的 ctor 抛出 exception，才会调用这些重载版的 operator delete()。
• 它只可能这样被调用，主要用来归还未能完全创建成功的object所占用的memory。

注：仅供学习参考，如有不足，欢迎指正！👍👍👍