C++的new和delete

本文介绍了C语言中使用malloc和free进行内存管理的方法,并对比了C++中更高效的new和delete运算符的使用方式及注意事项。

在C语言中,利用库函数malloc和free进行分配和撤销内存空间。但使用malloc函数必须指定需要开辟内存空间的大小。其调用形式为malloc(size)。size是字节数,需要事先求出或用sizeof运算符的系统求出。此外,malloc函数只能从用户处知道开辟空间的大小而无法得知数据类型,因此无法使其返回的指针指向具体数据。其返回值一律为void *类型,必须在程序中进行强制类型转换,才能使其返回指针指向具体数据。

C++中使用功能较强的运算符new和delete来取代malloc和free函数。

例如:

         new int;  //开辟一个存放整数的空间,返回一个指向整型数据的指针。

         new int(100);  //开辟一个存放整数空间并指定该整数初值为100.

  new运算符使用的一般格式:

  new 类型[初值]

注:用new分配数组控件时不能指定初值。

  delete运算符使用一般格式:

  delete []指针变量。

注:new和delete是运算符,不是函数,因此执行效率较高。

### newdelete的基本使用 在C++中,`new``delete`运算符用于动态内存管理。它们不仅负责分配释放内存,还负责调用对象的构造函数析构函数。这与C语言中的`malloc``free`不同,后者仅处理内存分配而不涉及对象的构造析构。 #### 使用`new`进行内存分配 使用`new`分配内存时,可以指定数据类型,并且会自动计算所需内存大小。例如,分配一个整型变量: ```cpp int* p = new int; ``` 对于数组,可以使用如下语法: ```cpp int* arr = new int[10]; ``` 当使用`new`分配内存时,如果内存不足,会抛出`std::bad_alloc`异常。为了避免程序崩溃,可以在分配内存时使用`nothrow`参数: ```cpp int* p = new (std::nothrow) int; ``` #### 使用`delete`进行内存释放 释放由`new`分配的单个对象内存: ```cpp delete p; ``` 释放由`new[]`分配的数组内存: ```cpp delete[] arr; ``` ### newdelete的工作原理 #### `new`操作符 `new`操作符的主要职责是: 1. 调用`operator new`来分配内存。 2. 调用相应的构造函数来初始化对象。 `operator new`是一个全局函数,其默认实现类似于`malloc`,但会抛出异常而不是返回`NULL`。如果内存分配失败,它会调用`new_handler`函数,尝试释放一些内存并再次分配。 ```cpp void* operator new(std::size_t size); ``` #### `delete`操作符 `delete`操作符的主要职责是: 1. 调用相应的析构函数来清理对象。 2. 调用`operator delete`来释放内存。 ```cpp void operator delete(void* ptr); ``` `operator delete`的默认实现类似于`free`,用于释放由`operator new`分配的内存。 ### newdelete的区别 1. **构造与析构**:`new`不仅分配内存,还会调用对象的构造函数;`delete`不仅释放内存,还会调用对象的析构函数。而`malloc``free`仅处理内存分配释放,不涉及构造析构。 2. **异常处理**:`new`在内存不足时会抛出`std::bad_alloc`异常,而`malloc`返回`NULL`。 3. **类型安全**:`new`返回的是具体类型的指针,不需要显式类型转换;`malloc`返回的是`void*`,需要显式类型转换[^1]。 ### newdelete的实现原理 `new``delete`的底层实现依赖于`operator new``operator delete`。`operator new`的默认实现使用`malloc`来分配内存,并在分配失败时抛出异常。`operator delete`的默认实现使用`free`来释放内存[^4]。 对于自定义类型的对象,`new`会在分配的内存上调用构造函数,而`delete`会在释放内存前调用析构函数[^3]。 ### 定位new表达式(Placement-new) 有时需要在已分配的内存中构造对象,这时可以使用定位`new`表达式。例如: ```cpp char buffer[sizeof(MyClass)]; MyClass* obj = new (buffer) MyClass; ``` 此代码在`buffer`中构造了一个`MyClass`对象,而不会分配新的内存[^2]。 ### 内存泄漏 内存泄漏是指程序在运行过程中分配了内存但未能正确释放,导致内存浪费。内存泄漏的危害包括程序性能下降、系统资源耗尽等。为了避免内存泄漏,应确保每次`new`操作都有对应的`delete`操作,并使用智能指针等现代C++特性来管理内存。 ### 相关问题 1. 如何在C++中避免内存泄漏? 2. 什么是定位new表达式?它的应用场景是什么? 3. `operator new``operator delete`可以被重载吗?为什么? 4. `new``malloc`的主要区别是什么? 5. 在什么情况下应该使用`new (nothrow)`? [^1]: 参考站内引用:引用[1] : 参考站内引用:引用[2] [^3]: 参考站内引用:引用[3] [^4]: 参考站内引用:引用[4]
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