new/delete和malloc/free

new/delete与malloc/free的详解 作者：华清远见武汉华嵌 技术支持 曹伟东 内容清单：

 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

　　
new/delete与malloc/free的详解
作者：华清远见武汉华嵌技术支持曹伟东

内容清单：

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

具体介绍：

1．   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为任意数据类型

       T *p = ( T * )malloc( sizeof(T) * n)

       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。

2．  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。

（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。

3．  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。

4．  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

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1、new 是c++中的操作符，malloc是c 中的一个函数

2、new 不止是分配内存，而且会调用类的构造函数，同理delete会调用类的析构函数，而malloc则只分配内存，不会进行初始化类成员的工作，同样free也不会调用析构函数

3、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。

4、new 和 malloc效率比较

new可以认为是malloc加构造函数的执行。

new出来的指针是直接带类型信息的。

而malloc返回的都是void指针。

 

一：new delete 是运算符，malloc,free是函数

malloc与free是C++/C语言的标准库函数，new/delete是C++的运算符。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，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，以及一个能完成清理与释放内存工作的运算符delete。注意new/delete不是库函数。

我们先看一看malloc/free和new/delete如何实现对象的动态内存管理，见示例。

class Obj

{

public :

          Obj(void){ cout << “Initialization” << endl; }

~Obj(void){ cout << “Destroy” << endl; }

void      Initialize(void){ cout << “Initialization” << 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();     // 清除工作

      free(a);          // 释放内存

}

void UseNewDelete(void)

{

      Obj    *a = new Obj;    // 申请动态内存并且初始化

      //…

      delete a;             // 清除并且释放内存

}

示例用malloc/free和new/delete如何实现对象的动态内存管理

类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不能执行构造函数与析构函数，必须调用成员函数Initialize和Destroy来完成初始化与清除工作。函数UseNewDelete则简单得多。

所以我们不要企图用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。

既然new/delete的功能完全覆盖了malloc/free，为什么C++不把malloc/free淘汰出局呢？这是因为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必须配对使用，malloc/free也一样。

 

二：new delete在实现上其实调用了malloc,free函数。

 

三：new operator除了分配内存，还要调用构造函数。malloc函数只是负责分配内存。

 

简而言之：
new   是一个操作符，可以重载   
malloc是一个函数，可以覆盖   
new   初始化对象，调用对象的构造函数，对应的delete调用相应的析构函数   
malloc仅仅分配内存，free仅仅回收内存  

 

 

 

 

 

问题：

我又一个对象类，里面有一个指针链表，动态分配空间，在析构的时候释放。开始对对象进行new操作，但是执行delete对象操作的时候出错，提示在析构的时候内存有问题。可是这时候成员一个比特的内存都没有分配啊。所以析构的时候应该什么内存操作都不执行。
更奇怪的是采用free()函数就可以释放这种对象，但是内存却不见减少，整个程序内存占用节节升高？这是为什么？

回复1：

你在析构函数当中没有正确的释放你申请的内存，比如，这个对象当中有一个指针，是采用动态申请内存的，在构造函数当中应该把它的值设置为NULL，然后在某个方法当中会申请内存，是采用new方法进行申请的，在析构函当中，应该先判断该指针是否为空，如果不为空，则使用delete释放内存，然后再把该指针设置为NULL。这样就可以了，如果你在外面是采用new申请这个对象，则在使用完成后使用delete释放就可以了。

回复2：

补充一点：new和malloc虽然都是申请内存，但申请的位置不同，new的内存从free store

分配，而malloc的内存从heap分配（详情请看ISO14882的内存管理部分），

free store和heap很相似，都是动态内存，但是位置不同，这就是为什么new

出来的内存不能通过free来释放的原因。不过微软编译器并没有很好的执行标准，

很有可能把free store和heap混淆了，因此，free有时也可以。再补充一点：delete时候不需要检查NULL

回复3：

呵，我也来凑合
如果TYPE *p = new TYPE[n]  那么就要 delete[] p

回复4：

malloc和free(及其变体)会产生问题的原因在于它们太简单：他们不知道构造函数和析构函数。

假设用两种方法给一个包含10个string对象的数组分配空间，一个用malloc，另一个用new：

　　

string *stringarray1 =
static_cast<string*>(malloc(10 * sizeof(string)));

string *stringarray2 = new string[10];

其结果是，stringarray1确实指向的是可以容纳10个string对象的足够空间，但内存里并没有创建这些对象。而且，如果你不从这种晦涩的语法怪圈(详见条款m4和m8的描述)里跳出来的话，你没有办法来初始化数组里的对象。换句话说，stringarray1其实一点用也没有。相反，stringarray2指向的是一个包含10个完全构造好的string对象的数组,每个对象可以在任何读取string的操作里安全使用。

假设你想了个怪招对stringarray1数组里的对象进行了初始化，那么在你后面的程序里你一定会这么做：


free(stringarray1);
delete [] stringarray2;// 参见条款5：这里为什么要加上个"[]"

调用free将会释放stringarray1指向的内存，但内存里的string对象不会调用析构函数。如果string对象象一般情况那样，自己已经分配了内存，那这些内存将会全部丢失。相反，当对stringarray2调用delete时，数组里的每个对象都会在内存释放前调用析构函数。

既然new和delete可以这么有效地与构造函数和析构函数交互，选用它们是显然的。

把new和delete与malloc和free混在一起用也是个坏想法。对一个用new获取来的指针调用free，或者对一个用malloc获取来的指针调用delete，其后果是不可预测的。大家都知道“不可预测”的意思：它可能在开发阶段工作良好，在测试阶段工作良好，但也可能会最后在你最重要的客户的脸上爆炸。

new/delete和malloc/free的不兼容性常常会导致一些严重的复杂性问题。举个例子，<string.h>里通常有个strdup函数，它得到一个char*字符串然后返回其拷贝：


char * strdup(const char *ps); // 返回ps所指的拷贝
在有些地方，c和c++用的是同一个strdup版本，所以函数内部是用malloc分配内存。这样的话，一些不知情的c++程序员会在调用strdup后忽视了必须对strdup返回的指针进行free操作。为了防止这一情况，有些地方会专门为c++重写strdup，并在函数内部调用了new，这就要求其调用者记得最后用delete。你可以想象，这会导致多么严重的移植性问题，因为代码中strdup以不同的形式在不同的地方之间颠来倒去。

c++程序员和c程序员一样对代码重用十分感兴趣。大家都知道，有大量基于malloc和free写成的代码构成的c库都非常值得重用。在利用这些库时，最好是你不用负责去free掉由库自己malloc的内存，并且/或者，你不用去malloc库自己会free掉的内存，这样就太好了。其实，在c++程序里使用malloc和free没有错，只要保证用malloc得到的指针用free，或者用new得到的指针最后用delete来操作就可以了。千万别马虎地把new和free或malloc和delete混起来用，那只会自找麻烦。

既然malloc和free对构造函数和析构函数一无所知，把malloc/free和new/delete混起来用又象嘈杂拥挤的晚会那样难以控制，那么，你最好就什么时候都一心一意地使用new和delete吧。

回复5：

malloc与free是C++/C语言的标准库函数，new/delete是C++的运算符。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，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，以及一个能完成清理与释放内存工作的运算符delete。注意new/delete不是库函数。

回复6:

delete的时候可能需要释放多个指针的内存
free和delete的区别是
对于对象来说
free的确释放了对象的内存，但是不调用对象的析构函数，所以如果在对象中使用new分配的内存就会泄露
delete不仅释放对象的内存，并且调用对象的析构函数