c++中malloc，free，new，delete区别和联系

　　在c/c++中，内存的管理一直是比较复杂的事情，而与内存的分配，释放相关的是malloc,free,new,delete，它们在内存管理中扮演着不同的角色，有相似的地方也有不同的地方，尤其是new操作符，可以被重载，由此产生更复杂的应用，本文将通过实例测试对上述的操作符或函数进行详细的分析！

1.malloc:

        malloc的函数原型是: void *malloc(size_t size)，返回一个大小为size字节的连续内存单元。如果想了解malloc的具体工作原理，可以参考我的另一篇博文：http://blog.csdn.net/caoyan_12727/article/details/(题目是：linux Mini CRT堆栈管理的实现解析)。malloc函数的实质体现在，它有一个将可用的内存块连接为一个长长的列表的所谓空闲链表。调用 malloc 函数时，它沿连接表寻找一个大到足以满足用户请求所需要的内存块。然后，将该内存块一分 为二（一块的大小与用户请求的大小相等，另一块的大小就是剩下的字节）。接下来，将分配给用户的那块内存传给用户，并将剩下的那块（如果有的话）返回到连 接表上。调用 free 函数时，它将用户释放的内存块连接到空闲链上。到最后，空闲链会被切成很多的小内存片段，如果这时用户申请一个大的内存片段，那么空 闲链上可能没有可以满足用户要求的片段了。于是， malloc 函数请求延时，并开始在空闲链上翻箱倒柜地检查各内存片段，对它们进行整理，将相邻的小空闲 块合并成较大的内存块。 

2.free

       函数原型是：void free(void *ptr)，至于操作系统如何知道要释放内存的大小请参照博客：http://blog.csdn.net/caoyan_12727/article/details/51970919，其实释放的过程就是将这块内存返还给空闲链表。

用malloc分配内存时，操作系统处理会有预分配的性质，即一次性分配一个较大连续空间，防止多次申请内存时不必要的开销（每次申请、释放都耗费资源，不如一次给够），即使全部free掉，操作系统都会留着，以便下次分配，我的一个假设是malloc时，假如申请了1KB的空间，那么操作系统有可能给你一个大于1KB的数值用以备用。同时，malloc时会用一个tag记录本次申请空间的大小，free的时候仅仅将tag清零。相关讨论可参见博客：http://blog.csdn.net/caoyan_12727/article/details/51719011。

3.new

         c++中的new是一个操作符，也是一个关键字，new操作符的行为可以分为3步：

第一步：调用operator new()函数分配内存；分配内存这一操作就是由operator new(size_t)来完成的，如果类A重载了operator new，那么将调用A::operator new(size_t )，如果没有重载，就调用::operator new(size_t )，全局new操作符由C++默认提供.operator new()有如下三种形式
throwing(1)

void* operator new (std::size_t size) throw (std::bad_alloc);

nothrow (2)

void* operator new (std::size_t size, const std::nothrow_t& nothrow_value) throw();

placement (3)

void* operator new (std::size_t size, void* ptr) throw();

(1)(2)的区别仅是是否抛出异常，当分配失败时，前者会抛出bad_alloc异常，后者返回null，不会抛出异常。它们都分配一个固定大小的连续内存。
用法示例：
A* a = new A; //调用throwing(1)
A* a = new(std::nothrow) A; //调用nothrow(2)
(3)是placement new，它也是对operator new的一个重载，定义于<new>中，它多接收一个ptr参数，但它只是简单地返回ptr。

第二步：.在分配的内存上调用placement new来构造对象，我们来看看下面的例子：

#include<stdio.h>#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <unistd.h>#include <pthread.h>#include<iostream>using namespace std;class test{public:int a;int b;test(int x,int y):a(x),b(y){}};int main(){test *p=(test *)::operator new(sizeof(test));//调用第一个版本，申请空间new(p)test(1,2);//调用第３个版本在空间上构造对象cout<<p->a<<p->b<<endl;return 0;}

以上代码经过验证是没有错误的！

第三步：返回对象指针；

4.delete

           delete是对new分配的对象的内存进行释放，返还给操作系统；通常来讲，delete一般用于以下两种情况：

a.释放单个对象：delete ptr, 这种情况比较简单；b.释放对象数组:  delete []　ptr，在释放对象数组时，一定要记得加上[]。在<<深度探索c++对象模型>>中是这样说的：

　　寻找数组维度是对delete运算符效率极大的冲击，所以才导致这样的妥协：只有中括号出现时，编译器才去寻找数组的维度，否则它便假设只有单独一个object需要被删除，如果程序员没有提供必要的中括号，那么只有第一个元素的内存空间被释放(或被析构)其他的元素却依然存在，尽管它们的内存被要求归还！！！

至于怎么保存数组的维度，不同的编译器厂商有不同的实现办法，一种可能的解决办法是在对象数组前面额外附加一个4字节的int型对象来存储数组的长度；