C/C++: new和malloc的区别

刺骨的言语ヽ痛彻心扉 2022-03-31 06:59 242阅读 0赞

### **属性** ###

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

### **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。**

int *a = new int();
    int *a = malloc(sizeof(int));

### **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。

### **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。

### **是否调用构造函数/析构函数** ###

使用new操作符来分配对象内存时会经历三个步骤：

>  *  第一步：调用operator new 函数（对于数组是operator new\[\]）分配一块足够大的，**原始**的，未命名的内存空间以便存储特定类型的对象。
>  *  第二步：编译器运行相应的**构造函数**以构造对象，并为其传入初值。
>  *  第三部：对象构造完成后，返回一个指向该对象的指针。

使用delete操作符来释放对象内存时会经历两个步骤：

>  *  第一步：调用对象的析构函数。
>  *  第二步：编译器调用operator delete(或operator delete\[\])函数释放内存空间。

**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。**

因此C++语言需要一个能完成动态内存分配和初始化工作的运算符new，以及一个能完成清理与释放内存工作的运算符delete。注意new/delete不是库函数。

我们先看一看malloc/free和new/delete如何实现对象的**动态内存管理**，见下面示例。

class Obj
    {
    public :
        Obj(void){ cout << “Initialization” << endl; }
        ~Obj(void){ cout << “Destroy” << endl; }
        void Initialize(void){ cout << “Initialization” << endl; }
        void Destroy(void){ cout << “Destroy” << endl; }
    };
    
    void UseMallocFree(void)
    {
        Obj  *a = (obj *)malloc(sizeof(obj));   // 申请动态内存
        a->Initialize();                        // 初始化
        //…
        a->Destroy();   // 清除工作
        free(a);        // 释放内存
    }
    
    void UseNewDelete(void)
    {
        Obj  *a = new Obj;  // 申请动态内存并且初始化
        //…
        delete a;           // 清除并且释放内存
    }

类Obj的函数Initialize模拟了构造函数的功能，函数Destroy模拟了析构函数的功能。函数UseMallocFree中，由于malloc/free不能执行构造函数与析构函数，必须调用成员函数Initialize和Destroy来完成初始化与清除工作。函数UseNewDelete则简单得多。  
所以我们不要企图用malloc/free来完成动态对象的内存管理，应该用new/delete。**由于内部数据类型的“对象”没有构造与析构的过程，对它们而言malloc/free和new/delete是等价的**。

### **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**。

### **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。

### 能够直观地重新分配内存 ###

使用malloc分配的内存后，如果在使用过程中发现内存不足，可以使用realloc函数进行内存重新分配实现内存的扩充。realloc先判断当前的指针所指内存是否有足够的连续空间，如果有，原地扩大可分配的内存地址，并且返回原来的地址指针；如果空间不够，先按照新指定的大小分配空间，将原有数据从头到尾拷贝到新分配的内存区域，而后释放原来的内存区域。

new没有这样直观的配套设施来扩充内存。

总结：

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