为什么new/delete和new[]/delete[]必须配对使用？

女爷i 2022-07-13 04:50 201阅读 0赞

# 为什么new/delete和new\[\]/delete\[\]必须配对使用？ #

new和delete的内部机制这里不赘述了，戳这里[《浅谈 C++ 中的 new/delete 和 new\[\]/delete\[\]》][C_ _ new_delete _ new_delete]  
glibc的mallc和free实现的内存分配释放简介，戳这里[《malloc和free的内存到底有多大？——GNU glib库》][malloc_free_GNU glib]  
第一篇博客讲的很好，但是最后new、delete的为什么配对使用的解释单纯理解还不到位。这里总结并补充说明一下。

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**动态内存使用表**

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>分配方式</th> 
   <th>删除方式</th> 
   <th>结果</th> 
   <th>结果分析</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>new</td> 
   <td>delete</td> 
   <td>成功</td> 
   <td>合法</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>new</td> 
   <td>delete[]</td> 
   <td>失败</td> 
   <td>参考下文Q1</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>new[]</td> 
   <td>delete</td> 
   <td>内嵌类型成功；自定义类型失败</td> 
   <td>参考下文Q2</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>new[]</td> 
   <td>delete[]</td> 
   <td>成功</td> 
   <td>合法</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

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## 合法的new/delete和mallc/free示意图 ##

![这里写图片描述][SouthEast]  
说明：如果对象按照字节对齐的话，那么对象之间可能存在填充，因此图中的对象间隔不一定存在。

前提知识1：第一篇博客中已经阐明：new \[\] 时多分配 4 个字节，用于存储用户实际分配的对象个数。而new不会多分配。  
前提知识2：在第二篇博客中，介绍了mallc和free的实际大小，这个信息存储在内存块的块头里面。其中最重要的就是指示实际分配的内存大小（单位：字节），那么在free时，就要将用户的传入的地址，减去块头长度找到实际分配内存的起始地址然后释放掉。块头的长度是8字节。  
知道这两个前提知识下面两个问题就好解释了。

## Q1: new为什么使用delete\[\]失败？ ##

new时不会偏移4字节，delete\[\]时，编译器就是通过标识符\[\]而执行减4字节操作。从上图可知，减后的地址值会落到块头中，同时编译器从块头中提取4字节中的值作为自己执行析构对象的个数，而这4个字节是实际内存的长度，这是一个比较偏大的值，比如256，然后编译器对随后的内存对象执行析构，基本上都会导致内存越界，这必然失败。

## Q2：new\[\]为什么内嵌类型使用delete成功，自定义类型delete失败？ ##

new\[\]，如果是内嵌类型，比如char或者int等等，就是C数组，那么它不会向后（地址变大的方向）偏移4个字节。因此执行delete时，显然不会出现任何问题。  
但是如果是自定义类型呢？那么new\[\]时就会向后偏移4个字节，从malloc的返回地址偏移4个字节用来存储对象个数，如果使用delete，编译器是识别不出释放的是数组，那么它会直接将传入对象的首地址值处执行一次对象析构，这个时候还不会出现问题，但是再进一步，它把对象的首地址值传递给free时，那么这个地址值并不是malloc返回的地址，而是相差了4个字节，此时free向前偏移取出malloc的实际长度时，就会取出对象的个数值作为实际的分配长度进行释放，显然这将导致只释放了n字节，其余的块头一部分和除n字节的所有内存都泄露了，并且只有第一个对象成功析构，其余都没有析构操作。一般对象个数n是个非常小的值，比如128个对象，那么free只释放了128字节。（注意：不同的libc实现不同，这里只示例阐述原理，不深究数字）  
![这里写图片描述][SouthEast 1]

好了，解释清楚了。

[C_ _ new_delete _ new_delete]: http://blog.csdn.net/hazir/article/details/21413833
[malloc_free_GNU glib]: http://blog.csdn.net/cwcmcw/article/details/45100661
[SouthEast]: /images/20220713/d46c6e168fe04a37b889fb4963465909.png
[SouthEast 1]: /images/20220713/557207b865f94ac6878ea30b8c992db3.png