malloc 和 calloc 与 std::string 的区别

Posted 2023-02-22

【中文标题】malloc 和 calloc 与 std::string 的区别

【英文标题】：Difference between malloc and calloc with std::string

【发布时间】：2018-08-12 12:05:41

【问题描述】：

我最近接触了 C++，但在使用 malloc 时遇到了问题。 下面的代码不会打印出“成功”（程序崩溃，退出代码为 0xC0000005），而如果我使用 calloc 代替，一切正常。

int main()
    std::string* pointer = (std::string*) malloc(4 * sizeof(std::string));

    for(int i = 0; i < 4; i++)
        pointer[i] = "test";
    

    std::cout << "Success" << std::endl;

    return 0;

下面的代码有效。

calloc(4, sizeof(std::string));

如果我分配正常数量的 12 倍，Malloc 也可以工作。

有人可以解释这种行为吗？这和 std::string 有关系吗？

【问题讨论】：

考虑阅读good book。

不要在 C++ 中使用 malloc/calloc/realloc/free。使用正确调用构造函数/析构函数的new/new[]/delete/delete。或者更好的是，使用容器和/或智能指针。避免手动内存管理。

问题是你没有构建需要的字符串.....如果你决定使用malloc你需要放置new你之前得到的内存你把它当作一个字符串......

我认为它初始化了字符串本身它不构造字符串。你使用它的方式是UB。

@TinSlam 我最近接触了 C++ -- 自从你刚接触 C++ 以来，你都在读什么书？我所知道的没有一本书向 C++ 程序员介绍 malloc 或 calloc 创建对象。或者您正在阅读C 书籍并将其应用于C++？如果是这样，你会犯更多类似于你现在犯的错误。

【参考方案1】：

std::string* pointer = (std::string*) malloc(4 * sizeof(std::string)); 

这仅分配足以容纳 4 个字符串对象的内存。它不构造它们，构造之前的任何使用都是未定义的。

编辑：至于为什么它与 calloc 一起使用：很可能，std::string 的默认构造函数将所有字段设置为零。可能 calloc 恰好与系统上的 std::string 默认构造相同。相比之下，小的 malloc() 对象可能分配有初始垃圾，因此对象不处于有效状态

使用足够大的malloc()，效果类似于calloc()。当malloc() 不能重用以前分配的块（可能是垃圾）时，它会从操作系统请求新块。通常操作系统会清除它交给应用程序的任何块（以避免信息泄漏），使大 malloc() 的行为类似于 calloc()。

这不适用于所有系统和编译器。 这取决于编译器如何实现std::string 并取决于未定义的行为如何混淆编译器。这意味着，如果它现在可以在您的编译器上运行，它可能无法在不同的系统上运行，或者在更新的编译器上运行。更糟糕的是，在您在程序中编辑看似不相关的代码后，它可能会停止使用您的编译器在您的系统上运行。 永远不要依赖未定义的行为。

最简单的解决方案是让 C++ 处理分配和构造，然后再处理销毁和释放。这由

自动完成

std::vector<std::string> str_vec(4);

如果你坚持分配和释放你自己的内存（99.9% 的情况下这是个坏主意），你应该使用new 而不是malloc。与malloc() 不同，使用new 实际上是构造对象。

// better use std::unique_ptr<std::string[]>
// since at least it automatically
// destroys and frees the objects.
std::string* pointer = new std::string[4];

... use the pointer ...

// better to rely on std::unique_ptr to auto delete the thing.
delete [] pointer;

如果出于某种奇怪的原因您仍想使用 malloc（99.99% 的情况下这是个坏主意），您必须自己构造和销毁对象：

constexpr int size = 4;
std::string* pointer = (std::string*) malloc(size * sizeof(std::string)); 
for (int i=0; i != size ;++i)
    // placement new constructs the strings
    new (pointer+i) std::string;

... use the pointer ....

for (int i=0; i != size ;++i)
    // destruct the strings
    pointer[i].~string();
free(pointer);

【讨论】：

你不应该转换 new 的结果。指针的类型已经正确。

@user2079303 谢谢。手机上复制粘贴的奇迹再次来袭。

【参考方案2】：

有人可以解释这种行为吗？

这两种情况下的行为都是未定义的。 calloc 的案例似乎有效只是因为运气不好。

为了在分配的内存空间中使用一个对象，你必须首先构造这个对象。您从未构造过任何字符串对象。

构造动态分配的对象数组的最简单方法是使用向量：

std::vector<std::string> vec(4);