淺談new/delete和malloc/free的用法與區別

目錄

• 一.new和delete用法
• 二.malloc和free的用法
• 三.new和malloc的區別

正文

　　每個程式在執行時都會佔用一塊可用的記憶體空間，用於存放動態分配的物件，此記憶體空間稱為自由儲存區或堆。

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一.new和delete用法

　　如下幾行程式碼：

int *pi=new int;
int *pi=new int();
int *pi=new int(1024);　　

　　第一行這個new表示式在自由儲存區中分配建立了一個整形物件，並返回一個指向該物件的地址來初始化指標pi。第二行同一行，只是對指標pi指向的地址的值進行了初始化為0。第三行初始化為1024。

　　當動態建立的物件用完後必須釋放記憶體，避免造成記憶體洩漏，可以用delete來完成，new和delete是成對使用的，如下命令釋放pi指向的int型物件所佔用的記憶體空間：

delete pi;

　　此時·pi儘管沒有定義，但仍然存放了它所指向物件的地址，然而pi所指向的記憶體已經被釋放，因此pi不再有效。建議一旦刪除指標所指向的物件，立即將指標置為0，這樣就清楚的表明指標不再指向任何物件。　

p=NULL;

　　值得注意的是當執行下列表達式：

int pi=&i;
delete pi;

　　編譯器一般不會報錯，因為編譯器通常不能斷定一個指標指向什麼型別的物件，所以儘管這個語句是錯誤的，但在大多數編譯器上仍然能通過。

　　C++中允許動態建立const物件：

const int  *pi=new const int(1024);

　　動態建立的const物件必須進行初始化，並且進行初始化後的值不能再改變。

　　當建立一個動態陣列物件和進行記憶體釋放時，執行以下語句：

int *pi=new int[];               //指標pi所指向的陣列未初始化
int *pi=new int[n];             //指標pi指向長度為n的陣列，未初始化
int *pi=new int[]();            //指標pi所指向的地址初始化為0
delete [] pi;                   //回收pi所指向的陣列
 

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二.malloc和free的用法

　　兩個函式的原型如下，他們都在標頭檔案stdlib.h中宣告。

void *malloc(size_t size);
void free(void *pointer);

　　示例程式碼如下：

int *p=(int *)malloc(100);                   //指向整型的指標p指向一個大小為100位元組的記憶體的地址
int *p=(int *)malloc(25*sizeof(int)); //指向整型的指標p指向一個25個int整型空間的地址

　　因為malloc()函式的返回值型別為void *，所以需要在函式前面進行相應的強制型別轉換。當int佔4個位元組記憶體時，上述的兩個語句程式碼獲得的記憶體空間大小是相同的。分配記憶體後必須驗證記憶體是否分配成功，完成後用free()釋放記憶體，完整語句如下。

int *p=(int *)malloc(int);
if(pi==NULL)
    printf("Out of memory!\n");
free (p);

另外還有兩個分配記憶體的函式：calloc和realloc，他們的原型如下：

void *calloc(size_t num_elements,size_t element_size);
void realloc(void *tr , size_t new_size);

　　malloc和calloc間的主要區別在於後者在返回指向記憶體的指標之前把它初始化為0。另一個區別是calloc的引數包括所需的元素的數量和每個元素的位元組數。

　　realloc函式用於修改一個原先已經分配的記憶體塊的大小。可以使一塊記憶體擴大或縮小，如果擴大記憶體，則原來的記憶體塊保持不變，在記憶體尾部增加新的記憶體塊，切不進行初始化。如果縮小記憶體，則原來記憶體塊從尾部進行刪減。如果原先的記憶體塊無法擴充，則新開闢一塊記憶體，並複製原先的記憶體的內容，原先記憶體塊失效無法再進行訪問。

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三.new和malloc的區別

a.屬性

　　new/delete是C++關鍵字，需要編譯器支援。malloc/free是庫函式，需要標頭檔案支援c。

b.引數

　　使用new操作符申請記憶體分配時無須指定記憶體塊的大小，編譯器會根據型別資訊自行計算。而malloc則需要顯式地指出所需記憶體的尺寸。

c.返回型別

　　new操作符記憶體分配成功時，返回的是物件型別的指標，型別嚴格與物件匹配，無須進行型別轉換，故new是符合型別安全性的操作符。而malloc記憶體分配成功則是返回void * ，需要通過強制型別轉換將void*指標轉換成我們需要的型別。

e. 分配失敗

　　new記憶體分配失敗時，會丟擲bac_alloc異常。malloc分配記憶體失敗時返回NULL。

f.自定義型別

         new會先呼叫operator new函式，申請足夠的記憶體（通常底層使用malloc實現）。然後呼叫型別的建構函式，初始化成員變數，最後返回自定義型別指標。delete先呼叫解構函式，然後呼叫operator delete函式釋放記憶體（通常底層使用free實現）。

         malloc/free是庫函式，只能動態的申請和釋放記憶體，無法強制要求其做自定義型別物件構造和析構工作。

g.過載

　　C++允許過載new/delete操作符，特別的，佈局new的就不需要為物件分配記憶體，而是指定了一個地址作為記憶體起始區域，new在這段記憶體上為物件呼叫建構函式完成初始化工作，並返回此地址。而malloc不允許過載。

h.記憶體區域

　　new操作符從自由儲存區（free store）上為物件動態分配記憶體空間，而malloc函式從堆上動態分配記憶體。自由儲存區是C++基於new操作符的一個抽象概念，凡是通過new操作符進行記憶體申請，該記憶體即為自由儲存區。而堆是作業系統中的術語，是作業系統所維護的一塊特殊記憶體，用於程式的記憶體動態分配，C語言使用malloc從堆上分配記憶體，使用free釋放已分配的對應記憶體。自由儲存區不等於堆，如上所述，佈局new就可以不位於堆中。

PS:

 在C++中，記憶體區分為5個區，分別是堆、棧、自由儲存區、全域性/靜態儲存區、常量儲存區；

 在C中，C記憶體區分為堆、棧、全域性/靜態儲存區、常量儲存區；

追加內容：

new和malloc的區別：
           （1）new/delete是運算子；malloc、free是庫函式 
          （2）C++中new/delete能呼叫建構函式和解構函式，而malloc/free不能，只是單純的申請記憶體空間；（能否呼叫建構函式）；
           （3）malloc不會丟擲異常，而new會；你無法重新定義malloc失敗時的預設行為（返回null），但你可以重定義new失敗時的預設行為，比如不讓它丟擲異常。--針對記憶體分配失敗下面會接著講。
            (4)為什麼不淘汰malloc/free，因為C++中經常呼叫C語言函式，只能使用malloc/free，malloc和delete使用就會出錯；free無法執行解構函式；