new和malloc的区别

本文详细对比了C++中的new操作符与C语言中的malloc函数在内存分配上的不同之处,包括属性、参数、返回类型、分配失败处理方式、自定义类型支持、重载能力及内存区域等方面。

转自:https://blog.youkuaiyun.com/nie19940803/article/details/76358673

new和malloc的区别是C/C++一道经典的面试题,我也遇到过几次,回答的都不是很好,今天特意整理了一下。

0.       属性

new/delete是C++关键字,需要编译器支持。malloc/free是库函数,需要头文件支持。

1.       参数

使用new操作符申请内存分配时无须指定内存块的大小,编译器会根据类型信息自行计算。而malloc则需要显式地指出所需内存的尺寸。

2.       返回类型

new操作符内存分配成功时,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。而malloc内存分配成功则是返回void * ,需要通过强制类型转换将void*指针转换成我们需要的类型。

3.       分配失败

new内存分配失败时,会抛出bac_alloc异常。malloc分配内存失败时返回NULL。

4.      自定义类型

         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。

5.      重载

C++允许重载new/delete操作符,特别的,布局new的就不需要为对象分配内存,而是指定了一个地址作为内存起始区域,new在这段内存上为对象调用构造函数完成初始化工作,并返回此地址。而malloc不允许重载。

6.       内存区域

new操作符从自由存储区(free store)上为对象动态分配内存空间,而malloc函数从堆上动态分配内存。自由存储区是C++基于new操作符的一个抽象概念,凡是通过new操作符进行内存申请,该内存即为自由存储区。而堆是操作系统中的术语,是操作系统所维护的一块特殊内存,用于程序的内存动态分配,C语言使用malloc从堆上分配内存,使用free释放已分配的对应内存。自由存储区不等于堆,如上所述,布局new就可以不位于堆中。

### C++中 `new` `malloc` 的主要区别及使用场景 #### 一、基本概念 - **`new`** 是 C++ 中的操作符,用于动态分配内存并调用对象的构造函数。它的底层实现通常依赖于 `malloc` 或类似的内存分配机制[^5]。 - **`malloc`** 是 C 标准库中的函数,仅负责分配原始内存块,不涉及对象的构造或初始化[^5]。 #### 二、功能对比 - **内存分配与初始化** - `new` 不仅分配内存,还会调用对象的构造函数来初始化对象。 - `malloc` 仅分配内存,不会调用构造函数,返回的是未初始化的内存块[^5]。 - **内存释放** - 使用 `new` 分配的内存需要通过 `delete` 或 `delete[]` 来释放,确保调用析构函数以正确释放资源[^5]。 - 使用 `malloc` 分配的内存需要通过 `free` 来释放,不会调用析构函数[^5]。 - **失败处理** - 如果内存分配失败,`new` 会抛出 `std::bad_alloc` 异常(除非使用了 `nothrow` 版本的 `new`)[^5]。 - `malloc` 在分配失败时返回 `NULL`,需要手动检查返回值。 - **内存对齐** - `malloc` 通常对齐到最大基本类型大小。 - `new` 通常对齐到对象的最大对齐要求。 - **内存大小计算** - 使用 `malloc` 时,需要手动计算所需的内存大小。 - `new` 自动根据对象的大小来分配内存,无需手动计算。 #### 三、使用场景 - **`new` 的适用场景** - 当需要动态分配对象并调用其构造函数时,应使用 `new`。 - 在 C++ 程序中,推荐使用 `new` `delete` 来管理动态内存,因为它们支持对象的构造析构。 - **`malloc` 的适用场景** - 在 C 风格的代码中,或者需要兼容 C 库时,可以使用 `malloc` `free`。 - 在低级内存管理(如内存池)中,可能仍然会使用 `malloc` 进行内存分配[^2]。 #### 四、示例代码 以下是一个简单的例子,展示了 `new` `malloc` 的用法差异: ```cpp #include <iostream> using namespace std; class MyClass { public: MyClass() { cout << "Constructor called" << endl; } ~MyClass() { cout << "Destructor called" << endl; } }; int main() { // 使用 new MyClass* obj1 = new MyClass(); // 调用构造函数 delete obj1; // 调用析构函数 // 使用 malloc MyClass* obj2 = (MyClass*)malloc(sizeof(MyClass)); // 不调用构造函数 free(obj2); // 不调用析构函数 return 0; } ``` #### 五、总结 - `new` 是 C++ 操作符,适合用于动态分配对象,并自动调用构造函数析构函数。 - `malloc` 是 C 标准库函数,仅分配原始内存,适用于 C 风格代码或低级内存管理场景[^5]。
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