面试复习（五）——C/C++关键字：new/delete与malloc/free的区别

一、为什么需要动态内存分配？

      在C++程序中，所有内存需求都是在程序执行之前通过定义所需的变量来确定的。 但是可能存在程序的内存需求只能在运行时确定的情况。 例如，当需要的内存取决于用户输入。 在这些情况下，程序需要动态分配内存，C++语言将运算符new和delete合成在一起【2】。

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      在C++中申请动态内存与释放动态内存，可以使用new/delete或者malloc/free，它们的储存方式相同；而在C中只能使用malloc/free。

      malloc/free是C/C++语言的标准库函数，在C语言中需要头文件<stdlib.h>的支持，new/delete是C++的运算符。对类对象而言，malloc/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，而malloc/free不在编译器控制权限内，无法执行构造函数和析构函数【1】。

#include <iostream>

using namespace std;

class A
{
	public:
		A()
		{
			cout << "A is here!" << endl;
		}
		~A()
		{
			cout << "A is dead!" << endl;
		}
	private:
		int i;
};

int main()
{
	A* pA = new A;
	delete pA;
	return 0;
}
 

（1）特点

• 1.C++中通过new关键字进行动态内存申请
• 2.C++中的动态内存分配是基于类型进行的
• 3.delete关键字用于内存释放

（2）语法

①变量申请：

Type* pointer = new Type; //type表示数据类型，*pointer：指针，指向内存空间
//...
delete pointer;

表达式用于分配内存以包含一个类型的单个元素。

②数组申请：

Type* pointer = new Type[N];
//...
delete[] pointer;

表示用于分配类型的元素的块（数组），其中N是表示这些元素的量的整数值。

Example:

int * foo;
foo = new int [5];

  在这种情况下，系统为int类型的五个元素动态分配空间，并返回指向序列的第一个元素的指针，该指针被分配给foo（指针）。 因此，foo现在指向一个有效的内存块，其中包含五个int类型元素的空间。

                                                 

  这里，foo是一个指针，因此，foo指向的第一个元素可以使用表达式foo [0]或表达式* foo（两者都是等价的）来访问。可以使用foo [1]或*（foo + 1）访问第二个元素，依此类推...... 

Note:

  我们程序请求的动态内存由系统从内存堆中分配。 但是，计算机内存是一种有限的资源，它可能会耗尽。 因此，无法保证所有使用operator new分配内存的请求都将由系统授予。

例子：

#include <iostream>

using namespace std;

void main()
{
	int* p = new int; //申请动态内存
	*p = 5;
	*p = *p + 3;
	cout << "p = " << p << endl;
	cout << "*p = " << *p << endl;
	delete p; //释放动态内存

	p = new int[10];
	for (int i = 0; i < 10; ++i)
	{
		p[i] = i + 1;
		cout << "p[" << i << "] = " << p[i] << endl;

	}
	delete[] p;

}

 

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new/delete与malloc/free

相同点：

1. new和malloc动态申请的内存都位于堆中，无法被操作系统自动回收，需要对应的delete与free来释放空间，对于一般的数据类型（int，chat等），它们的效果一样。
2. free或者delete调用后，内存并没有释放，指针也不会指向空，还储存有内容，这就出现了野指针的情况，所以在将资源free或delete调用后，还需要将指针置为NULL才行。

      new/delete的功能完全覆盖了malloc/free，malloc/free在C++中没被取消是因为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。所以仍保留了malloc/free。

区别：

1. malloc/free需要库文件stdlib.h支持，而new/delete不需要。
2. new能调用构造函数，而malloc不能；delete将调用析构函数，而free不能。
3. new能够自动计算需要分配的内存空间，而malloc需要手工计算字节数。例如，int* p1 = new int[2]; int * p2 = malloc(2*sizeof(int));
4. new与delete直接带具体类型的指针，malloc与free返回void类型的指针
5. new一般由两步构成，分别是new操作和构造。new操作对应于malloc，但new操作可以重载，可以自定义内存分配策略，不做内存分配，甚至分配到非内存设备上，而malloc不行。
6. new在申请单个类型变量时可以进行初始化，malloc不具备内存初始化的特性。

new关键字的初始化：

int* p1 = new int(1);

float* p2 = new float(2.0f);

char* p3 = new char('c');

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
	int* pi = new int(1); //动态分配一个int，初始化为1
	// int* pa = new int[1]; //动态分配一个数组，数组大小为1

	float* pf = new float(2.0f);
	char* pc = new char('c');

	printf("*pi = %d\n", *pi);
	printf("*pf = %f\n", *pf);
	printf("*pc = %c\n", *pc);

	delete pi;
	delete pf;
	delete pc;

	return 0;
}

 

参考：

【1】：《程序员面试笔试宝典》

【2】【C++】动态内存分配详解（new/new[]和delete/delete[]）