new 和 malloc free 和 delete 的区别

本文对比了C++中的new/delete与C语言中的malloc/free在内存管理上的差异,包括类型安全、异常处理、构造与析构函数调用等方面,强调了C++操作符的类型安全性和异常处理机制。

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在C++中,申请动态内存与释放动态内存用new/delete 与 malloc/free都可以,new/malloc申请动态内存,操作系统无法自动回收,需要对应的delete/free释放空间。那他们之间的区别在哪?

区别

1.

malloc/free 是c语言中的库函数,需要头文件支持;而new/delete 是c++中的关键字

2.

使用new操作符时编译器会根据类型信息自行计算所需要的内存,而malloc需要显式指出所需内存的尺寸

int *p = new int[2];
int *q = (int *)malloc(2*sizeof(int));

3.

malloc内存分配成功时,返回的是void*,需要转换成所需要的类型

new内存分配成功时,返回的是对象类型的指针,类型严格与对象匹配,无须进行类型转换,故new是符合类型安全性的操作符

free释放内存的时候需要的是void* 类型的参数

delete释放内存的时候需要使用具体类型的指针

4

new操作符在分配失败的时候会抛出bac_alloc异常

malloc在分配内存失败时返回NULL

 

5.

new操作符从自由存储区(free store)上为对象动态分配内存空间,允许重载new/delete操作符

malloc函数从堆上动态分配内存,malloc不允许被重载

   从技术上来说,堆(heap)是C语言和操作系统的术语。堆是操作系统所维护的一块特殊内存,它提供了动态分配的功能,当运行程序调用malloc()时就会从中分配,稍后调用free可把内存交还。而自由存储是C++中通过new和delete动态分配和释放对象的抽象概念,通过new来申请的内存区域可称为自由存储区。基本上,所有的C++编译器默认使用堆来实现自由存储,也即是缺省的全局运算符new和delete也许会按照malloc和free的方式来被实现,这时藉由new运算符分配的对象,说它在堆上也对,说它在自由存储区上也正确。但程序员也可以通过重载操作符,改用其他内存来实现自由存储,例如全局变量做的对象池,这时自由存储区就区别于堆了。

6.

new会先调用operator new函数,申请足够的内存(通常底层使用malloc实现)。然后调用类型的构造函数,初始化成员变量,最后返回自定义类型指针。delete先调用析构函数,然后调用operator delete函数释放内存(通常底层使用free实现)。

malloc/free是库函数,只能动态的申请和释放内存,无法强制要求其做自定义类型对象构造和析构工作。

 

也就是说

new能够触发构造函数的调用,malloc不行出发构造函数的调用,它只能分配所需要的空间。delete可以出发析构函数的调用,但是free仅归还之前申请的内存空间

 

注意事项:

delete和free被调用后,内存不会立即回收,指针也不会指向空,delete或free仅仅是告诉操作系统,这一块内存被释放了,可以用作其他用途。但是由于没有重新对这块内存进行写操作,所以内存中的变量数值并没有发生变化,这时候就会出现野指针的情况。因此,释放完内存后,应该把指针指向NULL。

运行结果

 

 

<think>首先,用户的问题是:“我想理解在C/C++中动态内存管理时malloc/freenew/delete区别及使用场景 请问C/C++中 malloc free new delete 的使用区别及适用场景”。我需要基于提供的引用系统指令来回答。 系统指令包括: - 所有行内数学表达式用$...$格式。 - 独立公式用$$...$$并单独成段。 - 使用中文回答。 - 生成相关问题。 - 回答中引用的段落末尾自然地添加引用标识,如[^1]。 - 回答结构清晰,帮助用户逐步解决问题。 - 保证回答真实可靠。 参考的引用: - [^1]: 主要区别new/delete调用构造函数/析构函数,malloc/free不调用;new自动计算大小,返回正确类型指针,malloc需要手动计算类型转换。 - [^2]: new分配在自由存储区,可能是在堆上;malloc分配在堆上;new/delete可重载,malloc/free不可重载。 - [^3]: 对于内置类型,new不初始化;示例代码。 - [^4]: 表格总结区别new/delete属于C++,调用构造/析构,返回对象指针,失败抛异常;malloc/free属于C,不调用构造/析构,返回void*,失败返回NULL。 我的回答需要结构化: 1. **介绍动态内存管理**:简要解释为什么需要动态内存管理。 2. **区别对比**:详细对比malloc/freenew/delete。 3. **使用场景**:讨论各自的适用场景。 4. **生成相关问题**:在末尾添加相关问题。 使用中文回答,并确保语法正确。 逐步构建回答: - **步骤1: 介绍**:动态内存管理允许在运行时分配释放内存,用于处理大小未知的数据。 - **步骤2: 区别对比**: - **语法功能**:malloc/free是C库函数;new/delete是C++运算符。 - **构造析构**:new调用构造函数,delete调用析构函数;malloc/free只处理内存分配/释放。 - **类型安全**:new返回正确类型指针;malloc返回void*需要强制转换。 - **内存区域**:new分配在自由存储区(可能堆);malloc分配在堆。 - **失败处理**:new失败抛异常;malloc失败返回NULL。 - **可重载性**:new/delete可重载;malloc/free不可。 - **初始化**:new可以初始化对象;malloc只分配内存。 - **步骤3: 使用场景**: - 在C++中,优先使用new/delete,因为它支持面向对象特性。 - 在C中,只能使用malloc/free。 - 当需要与C代码交互时,可能使用malloc/free。 - 对于非对象类型(如原始内存),malloc/free可能更简单。 - **步骤4: 生成相关问题**:基于主题,添加3-4个相关问题。 在回答中,自然地添加引用标识。例如,当提到区别时,引用[^1]或[^4]。 确保行内数学表达式用$...$,但这里可能不需要数学表达式,除非涉及计算。用户问题没有数学内容,所以可能不需要。 独立公式:如果有公式,用$$...$$,但这里可能不需要。 最后,生成相关问题:例如: 1. new/delete如何实现构造析构函数的调用? 2. 在C++中,如何重载newdelete运算符? 3. malloc/free在C++中有什么风险? 4. 动态内存管理的内存泄漏如何避免?</think>### C/C++中malloc/freenew/delete区别及使用场景 在C/C++中,动态内存管理是程序运行时分配释放内存的关键机制。`malloc/free`是C语言的标准库函数,而`new/delete`是C++引入的运算符。它们的主要区别在于类型安全、对象生命周期管理内存区域等方面。以下我将逐步解释它们的区别,并讨论适用场景,确保回答基于可靠的技术细节[^1][^4]。 #### 1. **主要区别对比** - **语法功能**: - `malloc/free`:是C标准库函数,`malloc`用于分配内存,`free`用于释放内存。它们只处理原始内存块,不涉及对象初始化或清理。例如: ```c int* p = (int*)malloc(sizeof(int)); // 手动计算大小并强制类型转换 free(p); // 仅释放内存 ``` `malloc`返回`void*`,需手动转换为目标类型[^1][^4]。 - `new/delete`:是C++运算符,`new`分配内存并调用构造函数初始化对象,`delete`释放内存并调用析构函数清理资源。例如: ```cpp int* p = new int; // 自动计算大小,返回int*指针 delete p; // 调用析构函数(如果适用) ``` 对于数组,需使用`new[]``delete[]`[^1][^3]。 - **对象生命周期管理**: - `new/delete`:在分配时调用构造函数(如类对象的初始化),在释放时调用析构函数(如释放成员资源)。这确保了对象的完整生命周期管理[^1][^4]。 - `malloc/free`:仅分配释放原始内存,不调用任何构造函数或析构函数。如果用于对象,可能导致资源泄漏(如未释放内部指针)[^3][^4]。 - **类型安全错误处理**: - `new`:返回目标类型的指针(如`int*`),类型安全;失败时抛出`std::bad_alloc`异常。 - `malloc`:返回`void*`,需强制类型转换,易出错;失败时返回`NULL`[^1][^4]。 - **内存区域**: - `malloc/free`:分配在操作系统的**堆(Heap)**上,是C语言的标准内存池。 - `new/delete`:分配在C++的**自由存储区(Free Store)**,可能位于堆上,但具体位置取决于编译器实现(可重载`new`运算符以改变位置)[^2][^4]。 - **可重载性**: - `new/delete`:可重载运算符,允许自定义内存分配策略(如使用静态存储区)。 - `malloc/free`:不可重载,是固定库函数[^2]。 #### 2. **适用场景** - **优先使用`new/delete`的场景**: - 在C++代码中操作对象(类或结构体),因为它自动处理构造析构,避免内存泄漏。例如: ```cpp class MyClass { public: MyClass() { /* 构造函数 */ } ~MyClass() { /* 析构函数 */ } }; MyClass* obj = new MyClass(); // 调用构造函数 delete obj; // 调用析构函数 ``` - 需要类型安全异常处理的场景,如大型应用开发[^1][^4]。 - 使用C++特性(如继承或多态)时,`delete`能正确调用派生类析构函数。 - **优先使用`malloc/free`的场景**: - 在纯C代码中,或与C库交互时(如调用C函数返回的内存指针)。 - 分配原始内存(如字节数组),不涉及对象初始化。例如: ```c char* buffer = (char*)malloc(1024); // 分配1KB缓冲区 free(buffer); ``` - 性能敏感场景,`malloc/free`开销略低(但差异通常微小)[^3][^4]。 - **混合使用的风险**: - 不可混用:`malloc`分配的内存不能用`delete`释放,反之亦然,否则导致未定义行为(如内存损坏)。C++中,应始终匹配使用:`new`配`delete`,`malloc`配`free`[^1][^3]。 #### 3. **总结建议** - 在C++中,**始终优先使用`new/delete`**,因为它提供完整的对象管理、类型安全异常机制,符合面向对象原则[^1][^4]。 - 仅在遗留C代码或特定性能优化时使用`malloc/free`,并确保手动处理初始化清理。 - 避免常见错误:如用`free`释放`new`分配的对象(忽略析构函数),或忘记数组语法(`delete[]` vs `delete`)[^3]。 通过理解这些区别,您可以更安全地管理动态内存,减少泄漏错误。如果您有具体代码示例,我可以进一步分析。
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