malloc/free与new/delete的区别与联系

Posted 2020-10-01

相同点：
（1）都是申请内存，释放内存，free和delete可以释放NULL指针；
（2）都必须配对使用，这里的配对使用，可不能理解为一个new/malloc就对应一个delete/free，而是指在作用域内，new/malloc所申请的内存，必须被有效释放，否则将会导致内存泄露。
       new/delete的功能完全覆盖了malloc/free，为什么C++还保留malloc/free呢？因为C++程序经常要调用C函数，而C程序只能用malloc/free管理动态内存。如果用free释放“new创建的动态对象”，那么该对象因无法执行析构函数而可能导致程序出错。如果用delete释放“malloc申请的动态内存”，理论上讲程序不会出错，但是该程序的可读性很差。所以new/delete、malloc/free必须配对使用。

不同点：
（1）操作对象有所不同。
       malloc与free是C++/C 语言的标准库函数，new/delete 是C++的运算符。对于非内部数据类的对象而言，光用maloc/free 无法满足动态对象的要求。对象在创建的同时要自动执行构造函数， 对象消亡之前要自动执行析构函数。由于malloc/free 是库函数而不是运算符，不在编译器控制权限之内，不能够把执行构造函数和析构函数的任务强加malloc/free。
（2）用法上也有所不同。
函数malloc 的原型如下：
void * malloc(size_t size);
用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”。
1、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。
2、 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。
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p 是NULL 指针，那么free对p 无论操作多少次都不会出问题。如果p 不是NULL 指针，那么free 对p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。
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。
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。（objects是数组首地址）
再谈二者区别：

1、new自动计算需要分配的空间，而malloc需要手工计算字节数
2、new是类型安全的，而malloc不是，比如：

int* p = new float[2]; // 编译时指出错误
int* p = malloc(2*sizeof(float)); // 编译时无法指出错误

new operator 由两步构成，分别是 operator new 和 construct
3、operator new对应于malloc，但operator new可以重载，可以自定义内存分配策略，甚至不做内存分配，甚至分配到非内存设备上。而malloc无能为力。
4、new将调用constructor，而malloc不能；delete将调用destructor，而free不能。
5、malloc/free要库文件支持，new/delete则不要。

如下代码：

class Obj 
{ 
public: 
    Obj( )  
    { cout  <<  "Initialization"  <<  endl; } 
    ~ Obj( ) 
    { cout  <<  "Destroy" <<  endl; } 
    void Initialize( ) 
    { cout  <<  "Initialization"  <<  endl; } 
    void  Destroy( ) 
    { cout  <<  "Destroy"  <<  endl; } 
}obj; 
 
void  UseMallocFree( ) 
{ 
    Obj   * a  =  (Obj  *) malloc( sizeof ( obj ) );      //  allocate memory  
    a -> Initialize();                                    //  initialization 
    // …  
    a -> Destroy();                                        // deconstruction  
    free(a);                                               // release memory 
} 
 
void  UseNewDelete( void ) 
{ 
    Obj   * a  =   new  Obj;                                            
    // …  
    delete a;

类Obj的函数Initialize实现了构造函数的功能，函数Destroy实现了析构函数的功能。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“构造”与“析构”。所以我们不要用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。