malloc、free与new delete的区别

最新推荐文章于 2024-04-24 19:13:29 发布

isGray

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分类专栏： C/C++ 文章标签： delete initialization destructor constructor 编译器化工

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本文深入对比了C++中new和malloc两种动态内存管理方式的区别，包括用法、功能、安全性及适用场景，并通过实例展示了如何在C++程序中正确使用new和malloc进行内存分配与释放。

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转载自：http://www.cppblog.com/Lee/archive/2009/03/09/75990.html

相同点：都可用于申请动态内存和释放内存

不同点：
(1)操作对象有所不同。
malloc与free是C++/C 语言的标准库函数，new/delete 是C++的运算符。对于非内部数据类的对象而言，光用maloc/free 无法满足动态对象的要求。对象在创建的同时要自动执行构造函数，对象消亡之前要自动执行析构函数。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，不能够把执行构造函数和析构函数的任务强加malloc/free。

(2)在用法上也有所不同。
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);
我们应当把注意力集中在两个要素上：“类型转换”和“sizeof”。

malloc 返回值的类型是void *，所以在调用malloc 时要显式地进行类型转换，将void * 转换成所需要的指针类型。

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 );
为什么free 函数不象malloc 函数那样复杂呢？这是因为指针p 的类型以及它所指的内存的容量事先都是知道的，语句free(p)能正确地释放内存。如果p 是NULL 指针，那么free

对p 无论操作多少次都不会出问题。如果p 不是NULL 指针，那么free 对p连续操作两次就会导致程序运行错误。

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];
这是因为new 内置了sizeof、类型转换和类型安全检查功能。对于非内部数据类型的对象而言，new 在创建动态对象的同时完成了初始化工作。如果对象有多个构造函数，那么new 的语句也可以有多种形式。

如果用new 创建对象数组，那么只能使用对象的无参数构造函数。例如
Obj *objects = new Obj[100]; // 创建100 个动态对象
不能写成
Obj *objects = new Obj[100](1);// 创建100 个动态对象的同时赋初值1
在用delete 释放对象数组时，留意不要丢了符号‘[]’。例如
delete []objects; // 正确的用法
delete objects; // 错误的用法
后者相当于delete objects[0]，漏掉了另外99 个对象。

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1 new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，比如：
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
new operator 由两步构成，分别是 operator new 和 construct
3 operator new对应于malloc，但operator new可以重载，可以自定义内存分配策略，甚至不做内存分配，甚至分配到非内存设备上。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。

1. 本质区别
malloc/free是C/C++语言的标准库函数，new/delete是C++的运算符。
对于用户自定义的对象而言，用maloc/free无法满足动态管理对象的要求。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构函数。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，不能够把执行构造函数和析构函数的任务强加于malloc/free。因此C++需要一个能完成动态内存分配和初始化工作的运算符new，以及一个能完成清理与释放内存工作的运算符delete。

class Obj
{
public :
      Obj() { cout << “Initialization” << endl; }
      ~Obj() { cout << “Destroy” << endl; }
      void Initialize() { cout << “Initialization” << endl; }
      void Destroy() { cout << “Destroy” << endl; }
};

void UseMallocFree()
{
      Obj  *a = (obj *) malloc(sizeof( obj ) );    // allocate memory
      a->Initialize();                                                // initialization
      //…
      a->Destroy();                                                // deconstruction
      free(a);                                                           // release memory
}

void UseNewDelete(void)
{
    Obj  *a = new Obj;
    //…
    delete a;
}

类Obj的函数Initialize实现了构造函数的功能，函数Destroy实现了析构函数的功能。函数UseMallocFree中，由于malloc/free不能执行构造函数与析构函数，必须调用成员函数Initialize和Destroy来完成“构造”与“析构”。所以我们不要用malloc/free来完成动态对象的内存管理，应该用new/delete。由于内部数据类型的“对象”没有构造与析构的过程，对它们而言malloc/free和new/delete是等价的。

2. 联系
既然new/delete的功能完全覆盖了malloc/free，为什么C++还保留malloc/free呢？因为C++程序经常要调用C函数，而C程序只能用malloc/free管理动态内存。如果用free释放“new创建的动态对象”，那么该对象因无法执行析构函数而可能导致程序出错。如果用delete释放“malloc申请的动态内存”，理论上讲程序不会出错，但是该程序的可读性很差。所以new/delete，malloc/free必须配对使用。
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