C++—new/delete/malloc/free详解

Posted 2020-08-02 cnb_yangwei

主要内容：

1．  C语言中的函数malloc和free

2．  C++中的运算符new和delete

3．  new/delete与malloc/free之间的联系和区别

4．  C/C++程序的内存分配介绍

详细介绍：

　　C语言的函数malloc和free

 (1) 函数malloc和free在头文件<stdlib.h>中的原型及参数

void * malloc(size_t size)

动态配置内存，大小有size决定，返回值成功时为任意类型指针，失败时为NULL。  

    void  free(void *ptr)

释放动态申请的内存空间，调用free( )后ptr所指向的内存空间被收回，如果ptr指向未知地方或者指向的空间已被收回，则会发生不可预知的错误，如果ptr为NULL，free不会有任何作用。

(2) C语言中典型用法

 T *p = ( T* )malloc( sizeof(T) * n)  //T为任意数据类型
       if(NULL= =p)
{
       printf(“malloc fail!\n”);
       ……//相关资源收回的处理
       exit(-1);
}
… …//此过程不能改变指针p的指向
free(p);

注意：malloc后通常要对返回值进行判断，避免发生不必要的错误。

(3) 内存说明

malloc函数动态申请的内存空间是在堆里(而一般局部变量存于栈里)，并且该段内存不会被初始化，与全局变量不一样，如果不采用手动free()加以释放，则该段内存一直存在，直到程序退出才被系统，所以为了合理使用内存，在不适用该段内存时，应该调用free()。另外，如果在一个函数里面使用过malloc，最好要配对使用free，否则容易造成内存泄露。

　　 C++中的运算符new和delete

new和delete是C++中的运算符，不是库函数，不需要库的支持，同时，他们是封装好的重载运算符，并且可以再次进行重载。

//new运算的例子
new int  //开辟一个存放整数的存储空间，返回一个指向该存储空间的地址
new int(100)  //同上，并指定该整数的初值为100
new char[100] //开辟一个存放字符数组（100个元素）的空间，返回首地址
new int[4][5]//开辟一个存放二维数组的空间，返回首元素的地址
float *p=new float(3.14157) //开辟一个存放单精度的空间，并指定该数的初值为3.14157，
                              将返回的该空间的地址赋给指针变量p

注意：用new分配数组空间不能指定初值，若无法正常分配，则new会返回一个空指针NULL,用户可以根据此判断是否分配成功。

delete运算符使用的一般格式：

delete  指针变量   or    delete  [ ] 指针变量（对数组）

（1）         new是动态分配内存的运算符，自动计算需要分配的空间，在C++中，它属于重载运算符，可以对多种数据类型形式进行分配内存空间，比如int型、char型、结构体型和类等的动态申请的内存分配，分配类的内存空间时，同时调用类的构造函数，对内存空间进行初始化，即完成类的初始化工作。

（2）         delete是撤销动态申请的内存运算符。delete与new通常配对使用，与new的功能相反，可以对多种数据类型形式的内存进行撤销，包括类，撤销类的内存空间时，它要调用其析构函数，完成相应的清理工作，收回相应的内存资源。

（3）         典型用法

int *p = new int；                    delete p；

char *p = new char；                  delete p；

类的类型 *p = new 类的类型； delete p；

//注意，指针p存于栈中，p所指向的内存空间却是在堆中。

                            Obj * p = new Obj[100];                     delete [ ]p;

//注意，new申请数组，delete删除的形式需要加括号“[ ]”，表示对数组空间的操作，总之，申请形式如何，释放的形式就如何。

（4）         内存说明。new申请的内存也是存于堆中，所以在不需要使用时，需要delete手动收回。

　　  new/delete与malloc/free之间的联系和区别

(1)          malloc/free和new/delete的联系

a）          存储方式相同。malloc和new动态申请的内存都位于堆中。申请的内存都不能自动被操作系统收回，都需要配套的free和delete来释放。

b）          除了带有构造函数和析构函数的类等数据类型以外，对于一般数据类型，如int、char等等，两组动态申请的方式可以通用，作用效果一样，只是形式不一样。

c）          内存泄漏对于malloc或者new都可以检查出来的，区别在于new可以指明是那个文件的那一行，而malloc没有这些信息。

d）          两组都需要配对使用，malloc配free，new配delete，注意，这不仅仅是习惯问题，如果不配对使用，容易造成内存泄露。同时，在C++中，两组之间不能混着用，虽说有时能编译过，但容易存在较大的隐患。

(2)          malloc/free和new/delete的区别

a）          malloc和free返回void类型指针，new和delete直接带具体类型的指针。

b）          malloc和free属于C语言中的函数，需要库的支持，而new/delete是C++中的运算符，况且可以重载，所以new/delete的执行效率高些。C++中为了兼用C语法，所以保留malloc和free的使用，但建议尽量使用new和delete。

c）          在C++中， new是类型安全的，而malloc不是。例如：

　int* p = new char[10];                    // 编译时指出错误

  delete [ ]p;                                     //对数组需要加中括号“[ ]”

　int* p = malloc(sizeof(char )*10);    // 编译时无法指出错误

   free (p);                                       //只需要所释放内存的头指针

d）          使用new动态申请类对象的内存空间时，类对象的构建要调用构造函数，相当于对内存空间进行了初始化。而malloc动态申请的类对象的内存空间时，不会初始化，也就是说申请的内存空间无法使用，因为类的初始化是由构造函数完成的。delete和free的意义分别于new和malloc相反。

e）          不能用malloc和free来完成类对象的动态创建和删除。

　　  C/C++程序的内存分配介绍

该部分参考于http://blog.csdn.net/sparkliang/archive/2008/12/30/3650324.aspx

（1）栈内存分配运算内置于处理器的指令集中，一般使用寄存器来存取，效率很高，但是分配的内存容量有限。 一般局部变量和函数参数的暂时存放位置。

（2） 堆内存，亦称动态内存。如malloc和new申请的内存空间。动态内存的生存期由程序员自己决定，使用非常灵活。 

（3）全局代码区：从静态存储区域分配。内存在程序编译的时候就已经分配好，这块内存在程序的整个运行期间都存在。例如全局变量，static变量。 

（4）常量区：文字常量分配在文字常量区，程序结束后由系统释放。 

（5）代码区：存放整个程序的代码，因为存储是数据和代码分开存储的。