c 記憶體管理

記憶體管理是c++和其他oop（物件導向）語言的根本區別，熟知c++的記憶體管理至關重要

主要的區別由以下幾點：

管理方式不同。棧系統管理，堆程式設計師控制，容器產生記憶體洩漏(memory leak)

空間大小不同。堆大，棧小。棧可以 設定

能否產生碎片不同。頻繁的new/delete勢必會造成記憶體空間的不連續，從而造成大量的碎片，使程式效率降低。棧是先進後出，記憶體永遠是連續的

生長方向不同。堆向上生長（記憶體位址增加的），棧向下生長（向著記憶體位址減小的方向增長）

分配方式不同。堆：動態分配，沒有靜態分配。棧：靜態分配，動態分配。靜態分配是編譯器完成的，比如區域性變數的分配。動態分配由alloca函式進行分配，但是棧的動態分配和堆是不同的，他的動態分配是由編譯器進行釋放，無需我們手工實現。

分配效率不同。棧是機器系統提供的資料結構，計算機會在底層對棧提供支援：分配專門的暫存器存放棧的位址，壓棧出棧都有專門的指令執行，這就決定了棧的效率比較高。堆則是c/c++函式庫提供的，它的機制是很複雜的，例如為了分配一塊記憶體，庫函式會按照一定的演算法（具體的演算法可以參考資料結構/作業系統）在堆記憶體中搜尋可用的足夠大小的空間，如果沒有足夠大小的空間（可能是由於記憶體碎片太多），就有可能呼叫系統功能去增加程式資料段的記憶體空間，這樣就有機會分到足夠大小的記憶體，然後進行返回。顯然，堆的效率比棧要低得多。

malloc與free是c++/c語言的標準庫函式，new/delete是c++的運算子。它們都可用於申請動態記憶體和釋放記憶體。

new/delete：物件在建立的同時要自動執行建構函式，物件在消亡之前要自動執行析構函式

以下示例展示了malloc和new對於建構函式的是否觸發

#include using namespace std;

class a 
virtual ~a() 
void print() 
};int main()
cout << "--stack--" << endl;
cout << "--heap with new--" << endl;
cout << "--heap with malloc--" << endl;
return 0;
}

construct

hello world

destruct

--stack--

construct

hello world

destruct

--heap with new--

hello world

--heap with malloc--

在實際的程式中，小物件分配的頻率要遠遠高於大物件，通過這種方式（小物件無鎖分配，大物件加鎖分配）可以提公升整體效能。

執行緒級別cache和程序級別cache實際上就是乙個多級的空閒塊列表（free list）。乙個free list以大小為k bytes倍數的空閒塊進行分配，包含n個鍊錶，每個鍊錶存放大小為nk bytes的空閒塊。在tcmalloc中，<=32kb的物件被稱作是小物件，>32kb的是大物件。在小物件中，<=1024bytes的物件以8n bytes分配，10251025則浪費127bytes。而大物件是以頁大小4kb進行對齊的，最多會浪費4kb - 1 bytes。

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