new和malloc、delete和free的区别

背景：new是C++里的操作符，可以被重载来按照自己希望的方式来分配内存，malloc是C里的函数

区别（一）：new自动分配内存，无需计算大小，malloc需要sizeof来取大小

class Test
{
public:
	int arg1;
	int arg2;
	char* arg3;
};

int main(int argc, char* argv[])
{

	auto test1 = new Test;

	auto test2 = malloc(sizeof(Test));

	return 0;
}

区别(二）new自动识别返回的对象的指针类型，malloc返回void*类型，需要强制转换

区别（三）分配失败的处理不同

C中没有异常机制，所以malloc分配失败时会返回NULL，早期的C++中new分配内存失败时也是返回NULL，而如今gcc的编译器对于C++标准支持比较好，所以当new分配内存失败时会抛出异常。

区别（四）分配的空间不同

new从自由存储区（free store）上分配内存，也可以在已经分配了内存的区间取内存给别的使用，如下图：

malloc则是调用brk在堆上分配虚拟内存，如果超过128K（不同系统和实现中可能会有所差异）则是通过mmap在文件映射区分配虚拟内存

区别（五）删除空间时的步骤不同

delete会去先调用对象的析构函数，然后再去释放空间

虽然delete可以用于释放void*指针指向的内存，但这是一种危险的操作，不推荐使用。delete操作符的工作方式是它需要知道要释放的对象的类型，这样它才能正确地调用对象的析构函数（如果有），然后再进行内存清理。

free空间释放分为brk调用后的空间释放和mmap调用后的空间释放，如果是brk申请的空间则会回收到内存池里，如果是mmap则是立刻释放内存

题外话

题外话（一）free怎么知道要释放多少内存

但是如果malloc出来的空间不进行强制转换的话是void*类型，free清理的时候又是怎么知道要释放的空间的大小呢，

其实当使用malloc函数分配内存时，它返回的是一块连续的内存空间的起始地址。这块内存空间的头部（在用户层面通常不可见）包含了一些用于内存管理的信息（16字节）。

在CSAPP中有讲解

题外话（二）malloc是怎么分配内存的

 当要分配的内存小于128k时，会优先在malloc维护的内存池里分配内存，这样做是为了避免直接去调用系统调用 brk，因为brk会涉及到用户态到内核态的一个切换代价

内存池还能避免缺页异常

然后才是brk直接分配堆上内存。brk的性能很好，因为它只需要简单地移动程序中断位置，不需要像mmap那样建立复杂的内存映射关系。

CSAPP里有对brk和sbrk的解释

        当需要分配较大的内存块时，mmap系统调用更合适。这是因为mmap可以直接从操作系统的内存管理模块（文件映射区）获取一大块连续的虚拟内存地址空间，并且可以通过合适的页表设置将其映射到物理内存。对于大内存分配，mmap的内存布局更加灵活，能够更好地利用系统的内存资源。