C++的内存管理方式new/delete

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一、C语言中的内存管理

在C语言中，动态内存管理方式主要有malloc/calloc/realloc/free这几种

void Test ()
{
int* p1 = (int*) malloc(sizeof(int));//还需要强转成int* malloc返回的是void*
free(p1);
int* p2 = (int*)calloc(4, sizeof (int));
free(p2);
int* p3 = (int*)realloc(p2, sizeof(int)*10);
free(p3 );
}

malloc/calloc/realloc的区别是什么？

calloc和malloc的区别是:calloc会初始化，相当于malloc+memset,它会按字节初始化，每个字节都初始化为0
realloc是扩容，在给的地址的原地扩容，如果原地的空间不够大就会换一个地址扩容，并将新的地址赋给原来的指针

二、C++中的内存管理方式new/delete

C语言内存管理方式在C++中可以继续使用，但有些地方就无能为力，而且使用起来比较麻烦，因此C++又提出了自己的内存管理方式：通过new和delete操作符进行动态内存管理
ps:new/delete不是函数而是操作符 malloc等是函数

void Test()
{
  // 动态申请一个int类型的空间
  int* ptr4 = new int;
  
  // 动态申请一个int类型的空间并初始化为10
  int* ptr5 = new int(10);
  
  // 动态申请10个int类型的空间，但是没初始化
  //c++98不支持初始化new建立的数组，但是c++11可以
  int* ptr6 = new int[10];
  //c++11：
  int *ptr7 = new int[10]{1,2,3};//开辟十个空间并初始化，未初始化的默认为0
  delete ptr4;
  delete ptr5;
  delete[] ptr6;
  delete[] ptr7;
  //再将指针进行置空处理
}

相比于c语言的内存管理，c++内存管理有以下特点：

不需要强制类型转换
可以在动态申请空间时初始化
多对象时要加上[],并且释放空间时也需要加上[]

对于内置类型来说，c的内存管理和c++的内存管理没有本质区别，只有用法上的区别,但是对于自定义类型来说，new和malloc存在本质的区别，因为new在为自定义类型创建空间时会调用构造函数，delete会调用析构函数

class A
{
public:
	A(int a = 0)
		: _a(a)
	{
		cout << "A():" << this << endl;
	}
	~A()
	{
		cout << "~A():" << this << endl;
	}
private:
	int _a;
};

int main()
{
	// new/delete 和 malloc/free最大区别是 new/delete对于【自定义类型】除了开空间还会调用构造函数和析构函数
	A* p1 = (A*)malloc(sizeof(A));//动态申请单个A对象
	A* p2 = new A(1);动态申请单个A对象，并且调用构造函数
	free(p1);
	delete p2;

	// 内置类型是几乎是一样的
	int* p3 = (int*)malloc(sizeof(int)); // C
	int* p4 = new int;
	free(p3);
	delete p4;
	return 0;
}

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面向对象的语言处理错误的方式一般是抛异常 try-catch
面向过程的语言处理错误的方式是返回值+错误码
所以c++中的new与c中的malloc还有一个本质的不同就是new会抛出异常

c语言中的处理错误方式:返回值+错误码

char* p1 = (char*)malloc(sizeof(char)*1024u*1024u*1024u*2u);
if(p1==nullptr)
{
	printf("%d\n",errno);//打印错误码
	perror("malloc fail");//显示出错原因
	exit(-1);
}
else
{
	printf("%p\n",p1);
}

运行结果：

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c++中处理错误方式：抛异常

int main()
{
	try
	{
		char* p1 = new char[1024u * 1024u * 1024u * 2u - 1];
		//异常往下的语句不再执行 直接跳向catch，并且可以跨函数
	}
	catch (const std::exception& e)
	{
		cout << e.what() << endl;
	}
	
	return 0;
}

运行结果：

三、malloc/free和new/delete的区别

malloc/free和new/delete的共同点是：都是从堆上申请空间，并且需要用户手动释放
不同的地方是：
1. malloc和free是函数，new和delete是操作符
2. malloc申请的空间不会初始化，new可以初始化
3. malloc申请空间时，需要手动计算空间大小并传递，new只需在其后跟上空间的类型即可，如果是多个对象，[]中指定对象个数即可
4.malloc的返回值为void*, 在使用时必须强转，new不需要，因为new后跟的是空间的类型
5. malloc申请空间失败时，返回的是NULL，因此使用时必须判空，new不需要，但是new需要捕获异常
6.申请自定义类型对象时，malloc/free只会开辟空间，不会调用构造函数与析构函数，而new在申请空间后会调用构造函数完成对象的初始化,delete在释放空间前会调用析构函数完成空间中资源的清理

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总结

• new/delete和malloc/free不要混着用，一定要匹配
• new和delete会调用构造函数和析构函数
• new失败之后会抛异常
• delete和delete[]也是不一样的，如果new的时候使用的是new[] 那么delete就要使用delete[]，如果使用delete就只会调用一次析构函数从而导致错误,即便是new[1],也要使用delete[],而不是delete
• 如果一个自定义类型的类中没有默认构造函数，那么使用new的时候就会报错，除非在使用new的时候就给初始值，这也是可以的
• delete和free一般不会失败，如果失败说明释放空间上存在越界或者释放的指针位置不对