C++

malloc/free与new/delete的区别

阅读《C++内存管理技术内幕》笔记

Posted by JeeShao on May 9, 2018

malloc/freenew/delete的区别

我们知道在C++中,我们经常需要对内存进行手动分配和回收,而且C++是兼容C的,我们可以在C++中编写C的程序。而malloc/freeC中已有的函数,我们为什么还要用new/delete呢?

主要区别

malloc/freeC++/C语言的标准库函数,new/deleteC++运算符。它们都可用于申请动态内存和释放内存。

对于非内部数据类型的对象而言,只用malloc/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,对象在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于malloc/free

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,以及一个能够完成清理和释放内存工作的运算符deletenew/delete不是库函数。下面通过示例演示一下它们如何实现对象的动态内存管理:

class Obj
{
	public:
		Obj(void){cout<<"Initialization"<<endl;}
		~Obj(void){cout<<"Destroy"<<endl;}
		void Initialize(void){cout<<"Initialalization"<<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();//清理
	free(a);//释放动态内存
}

void UseNewDelete(void)
{
	Obj *a = new Obj();//申请动态内存并初始化
	delete a;//清理并释放内存
}

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不能执行构造函数和析构函数,必须调用成员函数InitializeDestroy来完成初始化和清理工作。函数UseNewDelete则简单得多。

既然用free/delete的功能完全覆盖了malloc/free,为什么不淘汰free/delete呢?这是因为C++程序中经常会用到C程序,而C程序只能用malloc/free管理动态内存。

PS:如果用free释放new创建的对象,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,结果也会导致程序出错,且你这样做程序的可读性将变得很差。所以,new/deletemalloc/free必须配对使用,生死不离。

malloc/free的使用要点

函数malloc的原型如下: void * malloc(size_t size); 用malloc申请一块长度为length的整数类型内存: 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”。

malloc返回值得类型是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。

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。我们通常记不住int,float等数据类型的变量的确切字节数,比如 int类型在16位系统下是2字节,在32位系统下是4字节,因此我们常在malloc中使用sizeof运算符。

函数free的原型如下: void free(void * memblock); 为什么free函数不像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知道,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。而如果p不是NULL指针,那么对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用起来比函数malloc简单得多,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,例如:

class Obj
{
	public:
		Obj(void);//无参构造函数
		Obj(int x);//有参构造函数
		…
}

void Test(void)
{
	Obj *a = new Obj();//调用无参构造函数
	Obj *b = new Obj(1);//调用有参构造函数
	…
	delete a;
	delete b;
}

如果用new创建对象数组,那么只能使用对象的无参构造函数。比如:

Obj *objects = new Obj[100];//创建100个动态Obj对象

而不能写成:

Obj *objects = new Obj[100](1);

最后,在使用delete释放对象数组时,记住不要丢了符号[]。如:

delete []objects;//正确
delete objects;//错误