malloc/free和new/delete的区别

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#malloc #free #new #delete #内存分配和释放

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本文探讨了C++中malloc/free与new/delete的区别。malloc/free是C/C++标准库函数，仅分配内存，不涉及对象初始化和析构。new/delete是C++运算符，能完成内存分配、对象构造与析构。尽管new/delete功能更强大，但由于C++程序常与C代码交互，malloc/free仍有其存在必要。对于内部数据类型，两者效果相同。

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异同

相同点：

都可用于申请动态内存并释放内存。

不同点：

1.本质不同

malloc与free是C++/C 语言的标准库函数，而new/delete 是C++的运算符。

对于非内部数据类型（内部数据类型：不需要用户自己定义，如int,char,float等；非内部数据类型:需要用户自己定义，如struct,enum,union,class等）的对象而言，只用malloc/free无法满足动态对象的要求——即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造函数。
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（下方有解释），不能够把执行构造函数和析构函数的任务强加malloc/free。因此，C++需要一个能同时完成动态内存分配和初始化工作的运算符new，以及一个能同时完成释放内存和清理工作的运算符delete。

为什么库函数不在编译器控制权限之内？
运算符使用是否正确，编译器在编译扫描分析时就可以判定；库函数是已编译的代码，编译器不会编译检查，由链接器将该库和用户写的代码合成.exe文件。

总结：
综上，对于非内部数据类型，malloc/free只能申请和释放内存，不能做初始化和清理工作（因为库函数，所以不受编译器控制），而new/delete因为是运算符在编译器控制权限之内，故能完成初始化和清理工作。

2.用法上也有所不同。

malloc/free 的使用要点：
函数malloc 的原型如下：void * malloc(size_t size);
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);

1、malloc 返回值的类型是void *，所以在调用malloc 时要显式类型转换，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。

函数free 的原型如下：void free( void * memblock );
语句free(p)能正确地释放内存。

new/delete 的使用要点：
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];

在用delete 释放对象数组时，留意不要丢了符号‘[]’。例如：delete []objects;

例子：

class Obj  
{  
public:  
    Obj( )//构造函数
    { cout  <<  "Initialization"  <<  endl; }  
    ~ Obj( )//析构函数
    { cout  <<  "Destroy" <<  endl; }  
    void Initialize( )  
    { cout  <<  "Initialization"  <<  endl; }  
    void  Destroy( )  
    { cout  <<  "Destroy"  <<  endl; }  
}obj;  

void  UseMallocFree( )  
{  
    Obj   * a  =  (Obj  *) malloc( sizeof ( obj ) );//分配内存
    a -> Initialize();//调用普通函数初始化
    // …   
    a -> Destroy();//调用普通函数清理
    free(a);//释放内存
}  
void  UseNewDelete( )  
{  
    Obj   * a  =   new  Obj;//分配内存+调用构造函数初始化
    // …   
    delete a;//调用析构函数清理+释放内存
}

来一道题：

double *a=new double[1];
//.... 
delete a;

int *ip=new int(12);
for(int i=0;i<12;++i){
ip[i]=i;
}
delete []ip;

上面两段代码，第一段是对的，第二段是错的，原因如下：
第一段代码a是一个数组，应该用delete []a，但是在基本类型数组来说，delete a和delete []a的效果是一样的。如果，a是一个自定义类型的对象的数组，那么只能用delete []a。
第二段代码申请的是一个元素，后面跟的12是初始化值，而不是数组，所以错误。

总结：
1.new内置了sizeof、类型转换和类型安全检查功能，所以能自动计算需要分配的空间，而malloc需要手工计算字节数。
2.new是类型安全的，而malloc不是，例如：

int* p = new float[2]; // 编译时指出错误
int* p = malloc(2*sizeof(float)); // 编译时无法指出错误

3.new由两步构成，分别是 operator new 和 construct。operator new对应于malloc，但operator new可以重载，可以自定义内存分配策略，而malloc无能为力。
4.new将调用constructor，而malloc不能；delete将调用destructor，而free不能。
5.malloc/free要库文件支持，new/delete则不要。