程序员面试宝典随笔记（一）-----malloc和new分析

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。

因此，我认为自由存储区和堆的区别是：堆是操作系统维护的一块内存，是一个物理概念，而自由存储是C++中通过new与delete动态分配和释放的对象的存储区，是一个逻辑概念。

PS：C++的内存布局：内存区分为5个区，分别是堆、栈、自由存储区、全局/静态存储区、常量存储区

3.new运算符

3.1 C++中，用new和delete动态创建和释放数组或单个对象。 

动态创建对象时，只需指定其数据类型，而不必为该对象命名，new表达式返回指向该新创建对象的指针，我们可以通过指针来访问此对象。

int *pi=new int;1

这个new表达式在堆区中分配创建了一个整型对象，并返回此对象的地址，并用该地址初始化指针pi 。

3.2 动态创建对象的初始化

动态创建的对象可以用初始化变量的方式初始化。

int *pi=new int(100); //指针pi所指向的对象初始化为100
string *ps=new string(10,'9');//*ps 为“9999999999”
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如果不提供显示初始化，对于类类型，用该类的默认构造函数初始化；而内置类型的对象则无初始化。 

也可以对动态创建的对象做值初始化：

int *pi=new int( );//初始化为0
int *pi=new int;//pi 指向一个没有初始化的int
string *ps=new string( );//初始化为空字符串 （对于提供了默认构造函数的类类型，没有必要对其对象进行值初始化）
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3.3 撤销动态创建的对象 

delete表达式释放指针指向的地址空间。

delete pi ;// 释放单个对象
delete [ ]pi;//释放数组
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如果指针指向的不是new分配的内存地址，则使用delete是不合法的。

3.4 在delete之后，重设指针的值

delete p; 1

执行完该语句后，p变成了不确定的指针，在很多机器上，尽管p值没有明确定义，但仍然存放了它之前所指对象的地址，然后p所指向的内存已经被释放了，所以p不再有效。此时，该指针变成了悬垂指针（悬垂指针指向曾经存放对象的内存，但该对象已经不存在了）。悬垂指针往往导致程序错误，而且很难检测出来。 

一旦删除了指针所指的对象，立即将指针置为0，这样就非常清楚的指明指针不再指向任何对象。（零值指针：int *ip=0;）

3.5 区分零值指针和NULL指针

零值指针，是值是0的指针，可以是任何一种指针类型，可以是通用变体类型void*也可以是char*，int*等等。 

空指针，其实空指针只是一种编程概念，就如一个容器可能有空和非空两种基本状态，而在非空时可能里面存储了一个数值是0，因此空指针是人为认为的指针不提供任何地址讯息。

4.malloc和new的区别

（1） new 返回指定类型的指针，并且可以自动计算所需要大小。而 malloc 则必须要由我们计算字节数，并且在返回后强行转换为实际类型的指针。 

例：

//new
int *p; 　　
p = new int; //返回类型为int* 类型(整数型指针)，分配大小为 sizeof(int); 
int* parr; 　　
parr = new int [100]; //返回类型为 int* 类型(整数型指针)，分配大小为sizeof(int) * 100;
//malloc
int* p; 　　
p = (int *) malloc (sizeof(int)*128);//分配128个（可根据实际需要替换该数值）整型存储单元，并将这128个连续的整型存储单元的首地址存储到指针变量p中  
double *pd=(double *) malloc (sizeof(double)*12);//分配12个double型存储单元，并将首地址存储到指针变量pd中
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（2） malloc 只管分配内存，并不能对所得的内存进行初始化，所以得到的一片新内存中，其值将是随机的。new创建的对象可以用初始化变量的方式初始化。

除了分配及最后释放的方法不一样以外，通过malloc或new得到指针，在其它操作上保持一致。

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