new和malloc的区别是C/C++一道经典的面试题,我也遇到过几次,回答的都不是很好,今天特意整理了一下。
0. 属性
new/delete是C++关键字,需要编译器支持。malloc/free是库函数,需要头文件支持。
1. 参数
使用new操作符申请内存分配时无须指定内存块的大小,编译器会根据类型信息自行计算。而malloc则需要显式地指出所需内存的尺寸。
2. 返回类型
new操作符内存分配成功时,返回的是对象类型的指针,类型严格与对象匹配,无须进行类型转换,故new是符合类型安全性的操作符。而malloc内存分配成功则是返回void * ,需要通过强制类型转换将void*指针转换成我们需要的类型。
3. 分配失败
new内存分配失败时,会抛出bac_alloc异常。malloc分配内存失败时返回NULL。
4. 自定义类型
new会先调用operator new函数,申请足够的内存(通常底层使用malloc实现)。然后调用类型的构造函数,初始化成员变量,最后返回自定义类型指针。delete先调用析构函数,然后调用operator delete函数释放内存(通常底层使用free实现)。
malloc/free是库函数,只能动态的申请和释放内存,无法强制要求其做自定义类型对象构造和析构工作。
5. 重载
C++允许重载new/delete操作符,特别的,布局new的就不需要为对象分配内存,而是指定了一个地址作为内存起始区域,new在这段内存上为对象调用构造函数完成初始化工作,并返回此地址。而malloc不允许重载。
6. 内存区域
new操作符从自由存储区(free store)上为对象动态分配内存空间,而malloc函数从堆上动态分配内存。自由存储区是C++基于new操作符的一个抽象概念,凡是通过new操作符进行内存申请,该内存即为自由存储区。而堆是操作系统中的术语,是操作系统所维护的一块特殊内存,用于程序的内存动态分配,C语言使用malloc从堆上分配内存,使用free释放已分配的对应内存。自由存储区不等于堆,如上所述,布局new就可以不位于堆中。
因此,我认为自由存储区和堆的区别是:堆是操作系统维护的一块内存,是一个物理概念,而自由存储是C++中通过new与delete动态分配和释放的对象的存储区,是一个逻辑概念。
PS:C++的内存布局:内存区分为5个区,分别是堆、栈、自由存储区、全局/静态存储区、常量存储区
3.new运算符
3.1 C++中,用new和delete动态创建和释放数组或单个对象。
动态创建对象时,只需指定其数据类型,而不必为该对象命名,new表达式返回指向该新创建对象的指针,我们可以通过指针来访问此对象。
int *pi=new int;
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这个new表达式在堆区中分配创建了一个整型对象,并返回此对象的地址,并用该地址初始化指针pi 。
3.2 动态创建对象的初始化
动态创建的对象可以用初始化变量的方式初始化。
int *pi=new int(100);
string *ps=new string(10,'9');
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如果不提供显示初始化,对于类类型,用该类的默认构造函数初始化;而内置类型的对象则无初始化。
也可以对动态创建的对象做值初始化:
int *pi=new int( );
int *pi=new int;
string *ps=new string( );
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3.3 撤销动态创建的对象
delete表达式释放指针指向的地址空间。
delete pi
delete [ ]pi
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如果指针指向的不是new分配的内存地址,则使用delete是不合法的。
3.4 在delete之后,重设指针的值
delete p;
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执行完该语句后,p变成了不确定的指针,在很多机器上,尽管p值没有明确定义,但仍然存放了它之前所指对象的地址,然后p所指向的内存已经被释放了,所以p不再有效。此时,该指针变成了悬垂指针(悬垂指针指向曾经存放对象的内存,但该对象已经不存在了)。悬垂指针往往导致程序错误,而且很难检测出来。
一旦删除了指针所指的对象,立即将指针置为0,这样就非常清楚的指明指针不再指向任何对象。(零值指针:int *ip=0;
)
3.5 区分零值指针和NULL指针
零值指针,是值是0的指针,可以是任何一种指针类型,可以是通用变体类型void*也可以是char*,int*等等。
空指针,其实空指针只是一种编程概念,就如一个容器可能有空和非空两种基本状态,而在非空时可能里面存储了一个数值是0,因此空指针是人为认为的指针不提供任何地址讯息。
4.malloc和new的区别(1) new 返回指定类型的指针,并且可以自动计算所需要大小。而 malloc 则必须要由我们计算字节数,并且在返回后强行转换为实际类型的指针。
例:
//new
int *p;
p = new int;
int* parr;
parr = new int [100];
//malloc
int* p;
p = (int *) malloc (sizeof(int)*128);
double *pd=(double *) malloc (sizeof(double)*12);
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(2) malloc 只管分配内存,并不能对所得的内存进行初始化,所以得到的一片新内存中,其值将是随机的。new创建的对象可以用初始化变量的方式初始化。
除了分配及最后释放的方法不一样以外,通过malloc或new得到指针,在其它操作上保持一致。
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