malloc/free 与new/delete 的区别

本文详细介绍了在C/C++中使用malloc/free和new/delete进行内存管理的方法。重点讲解了如何正确使用这些函数分配和释放内存,包括类型转换、sizeof运算符的使用以及常见错误的避免。

malloc/free 的使用要点

    函数malloc的原型如下:

       void * malloc(size_t size);

    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”。

u       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。

u       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。我们通常记不住int, float等数据类型的变量的确切字节数。例如int变量在16位系统下是2个字节,在32位下是4个字节;而float变量在16位系统下是4个字节,在32位下也是4个字节。最好用以下程序作一次测试:

cout << sizeof(char) << endl;

cout << sizeof(int) << endl;

cout << sizeof(unsigned int) << endl;

cout << sizeof(long) << endl;

cout << sizeof(unsigned long) << endl;

cout << sizeof(float) << endl;

cout << sizeof(double) << endl;

    cout << sizeof(void *) << endl;

   

    malloc的“()”中使用sizeof运算符是良好的风格,但要当心有时我们会昏了头,写出 p = malloc(sizeof(p))这样的程序来。

 

u       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pNULL指针,那么freep无论操作多少次都不会出问题。如果p不是NULL指针,那么freep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。例如

class Obj

{

public :

    Obj(void);      // 无参数的构造函数

    Obj(int x);     // 带一个参数的构造函数

}

void Test(void)

{

    Obj  *a = new Obj;

    Obj  *b = new Obj(1);   // 初值为1

   

    delete a;

    delete b;

}

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。

在C++中,`malloc`/`free`和`new`/`delete`虽然都能实现内存的动态分配释放,但它们在使用方式、类型安全、构造析构处理以及异常处理等方面存在显著区别。 ### 类型安全 `malloc`返回的是一个`void*`指针,这意味着它不会根据所分配的内存大小自动调整指针类型,因此在使用时必须显式地进行类型转换。例如,如果要为一个整型数组分配内存,则需要这样做: ```cpp int* p = (int*)malloc(10 * sizeof(int)); ``` 而`new`则直接返回所需类型的指针,无需进行类型转换,这提高了代码的类型安全性。例如: ```cpp int* p = new int[10]; ``` ### 构造函数析构函数的调用 当使用`malloc`分配内存时,不会调用任何构造函数,这意味着分配的内存是未初始化的状态。同样,`free`也不会调用析构函数,直接释放内存。这种方式适用于简单的数据类型或者不需要初始化的对象。相比之下,`new`会在分配内存后立即调用相应的构造函数来初始化对象,而`delete`则会在释放内存之前调用对象的析构函数,确保对象能够正确地清理其资源。这对于管理具有复杂状态的对象非常重要[^3]。 ### 内存分配失败的处理 当`malloc`无法分配请求的内存时,它会返回一个`NULL`指针,程序员需要显式地检查这个返回值以确定是否成功分配了内存。然而,`new`在遇到内存分配失败时会抛出一个`std::bad_alloc`异常,这要求程序员必须准备好捕获并处理这种异常情况,以保证程序的健壮性和稳定性[^4]。 ### 自定义内存管理 `new`和`delete`作为C++的操作符,可以被重载以实现特定的内存管理策略,这对于优化性能或实现特定的内存池等高级功能非常有用。相比之下,`malloc`和`free`是C标准库提供的函数,它们的行为是固定的,不能通过重载来改变。 ### 适用范围 尽管`malloc`和`free`可以在C++中使用,但它们主要用于C语言环境,或者在那些不需要调用构造函数和析构函数的简单内存分配场景中。而在C++中,尤其是当涉及到类对象的动态创建和销毁时,推荐使用`new`和`delete`,因为它们提供了更好的类型安全性和对象生命周期管理能力[^4]。 综上所述,虽然`malloc`/`free`和`new`/`delete`都可以用来动态管理内存,但在C++中,考虑到类型安全、对象生命周期管理和异常处理等因素,`new`和`delete`通常是更优的选择。
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