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  • C++ 中 malloc/free与 new/delete区别

    new/delete 通常来说是操作符,就是"+","-"一样,malloc/free 是 C++/C 语言的标准库函数 —— 本质区别。本文主要从以下5各方面比较、分析 malloc/free,new/delete 的区别 。 1.自动地分配所需空间。2.自动返回指针类型。3.初始化不同。4.源码实现不同。5.常见问题为什么有了new不剔除malloc。
    【正文】
    本质区别
    new/delete 通常来说是操作符,就是"+","-"一样。 malloc/free 是 C++/C 语言的标准库函数 ——本质区别;
    操作对象范围不同

    new/delete 是 C++ 里才有的,而 new/delete 与 malloc/free 一个显著的区别在于,new 是建造一个对象,并调用对象的构造函数来初始化对象,其实在所有的 new 操作过程中,总是分为两步的:第一步是申请内存,第二步则是调用构造函数初始化对象(也有文章指出,第三步是返回指针所指向对象的类型和地址)。同样,在调用 delete 的时候,需要先调用析构函数,然后在销毁堆内存。换言之 , 对于非内部数据类型的对象而言,光用 malloc/free 无法满足动态对象的要求。对象在创建的同时要自动执行构造函数,对象在消亡之前要自动执行析构函数。由于 malloc/free 是库函数而不是运算符,不在编译器控制权限之内,不能够把执行构造函数和析构函数的任务强加于 malloc/free 。如果用 free 释放“ new 创建的动态对象”,那么该对象因无法执行析构函数而可能导致程序出错。如果用 delete 释放“ malloc 申请的动态内存”,理论上讲程序不会出错,但是该程序的可读性很差。所以 new/delete 必须配对使用, malloc/free 也一样。 C++ 默认的 new/delete 操作符内部,其实也调用了 malloc/free 这两个函数;


    使用方法上的区别

    1. new能够按照变量类型自动地分配所需空间长度,不必使用宏sizeof。

    2. new能够自动返回正确的指针类型。

    3. 必须时,new能将单个变量初始化。

    用例阐述


    malloc
    用 malloc 申请一块长度为length 的整数类型的内存,程序如下:
    int *p = (int *) malloc ( sizeof(int) * length);
    我们应当把注意力集中在两个要素上:“类型转换”和“sizeof”。
    void * malloc(size_t size);
    1、malloc 返回值的类型是 void *,所以在调用 malloc 时要显式地进行类型转换,将 void * 转换成所需要的指针类型。
    2、malloc 函数本身并不识别要申请的内存是什么类型,它只关心内存的总字节数。


    free
    void free( void * memblock );
    为什么free 函数不象malloc 函数那样复杂呢?这是因为指针p 的类型以及它所指的内存的容量事先都是知道的,语句free(p)能正确地释放内存。如果p 是NULL 指针,那么free对p 无论操作多少次都不会出问题。如果p 不是NULL 指针,那么free 对p连续操作两次就会导致程序运行错误。(悬浮指针和空指针的区别就在这里)

    new/delete
    运算符 new 使用起来要比函数 malloc 简单得多,例如:
    int *p1 = (int *)malloc(sizeof(int) * length);
    int *p2 = new int[length];
    这是因为 new 内置了sizeof、类型转换和类型安全检查功能。对于非内部数据类型的对象而言,new 在创建动态对象的同时完成了初始化工作。如果对象有多个构造函数,那么new 的语句也可以有多种形式。
    如果用new 创建对象数组,那么只能使用对象的无参数构造函数。例如
    Obj *objects = new Obj[100]; // 创建100 个动态对象
    不能写成
    Obj *objects = new Obj[100](1);// 创建100 个动态对象的同时赋初值1
    在用delete 释放对象数组时,留意不要丢了符号‘[ ]’。例如
    delete []objects; // 正确的用法
    delete objects; // 错误的用法
    后者相当于delete objects[0],漏掉了另外99 个对象。
    malloc/free 与 new/delete共同点
    1 都必须配对使用,这里的配对使用,可不能理解为一个 new/malloc 就对应一个 delete/free ,而是指在作用域内,new/malloc 所申请的内存,必须被有效释放,否则将会导致内存泄露,至于内存泄露的检查方法,我们推荐的工具是大家众所周知的 Bounds Checker;

    2 都是申请内存,释放内存,free和delete可以释放NULL指针。
    既然new/delete的功能完全覆盖了malloc /free,为什么C++还保留malloc/free呢?
    对于非内部数据类型对象(如类对象)而言,只用malloc/free 无法满足动态对象的要求。对象在创建的同时要自动执行构造函数,对象在消亡之前要自动执行析构函数。

    由于,malloc/free是库函数而不是运算符,不在编译器控制权限之内,也就不能执行构造函数和析构函数,不能够把执行构造函数和析构函数的任务强加于malloc/free。

    所以,若要强求使用malloc/free库函数实现非内部数据类型对象的内存管理,在malloc()后要有一个类对象的初始化来承担构造函数的功能,同时,在free之前也要有一个消除函数来充当析构函数的功能,当然这是很不方便,也是不提倡的。

    因此,C++语言需要一个能完成动态内存分配和初始化工作的运算符new,以及一个能完成清理与释放内存工作的运算符delete。new/delete不是库函数,而是运算符。

    而对于内部数据类型,由于内部数据类型的对象没有构造函数与析构函数的过程,对他们来说,malloc/free与new/delete是等价的。

    或许你会问,既然new/delete的功能完全可以实现malloc/free的功能,为什么C++中不把malloc/free淘汰掉呢,这可能涉及到一个兼容性问题,C++程序要经常调用C函数,而C语言中只能用malloc/free来管理内存。

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