细说new与malloc的10点区别
1. 申请的内存所在位置
**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。
那么自由存储区是否能够是堆(问题等价于new是否能在堆上动态分配内存),这取决于operator new的实现细节。自由存储区不仅可以是堆,还可以是静态存储区,这都看operator new在哪里为对象分配内存。
特别的,new甚至可以不为对象分配内存!定义new的功能可以办到这一点:
new (place_address) type
place_address为一个指针,代表一块内存的地址。当使用上面这种仅以一个地址调用new操作符时,new操作符调用特殊的operator new,也就是下面这个版本:
void * oparator new (size_t, void *) //不允许重定义这个版本的operator new
这个operator new不分配任何的内存,它只是简单地返回指针实参,然后右new表达式负责在place_address指定的地址进行对象的初始化工作。
2. 返回类型安全性
new操作符内存分配成功后时,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. 内存分配失败时的返回值
new内存分配失败时,会抛出
4. 是否需要指定内存大小
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。
当然了,我这里使用malloc来为我们自定义类型分配内存是不怎么合适的,请看下一条。
class A{ ... }; A *ptr = new A; A *ptr = (A *)malloc(sizeof(A)); //需要显式地制定所需内存大小sizeof(A)
5. 是否调用构造函数/析构函数
使用new操作符来分配对象内存时,会经历三个步骤:
1)第一步:调用operator new函数(对于数组是operator new[ ])分配一块足够大的,原始的,未命名的内存空间以便存储特定类型的对象。
2)第二步:编译器运行相应的构造函数以构造对象,并为其传入初值。
3)第三步:对象构造完成后,返回一个指向该对象指针。
使用delete操作符来释放对象内存时,会经历两个步骤:
1)第一步:调用对象的析构函数。
2)第二步:编译器调用opetator delete(或operator delete[ ])函数释放内存空间。
总之来说,new/delete会调用对象的构造函数/析构函数以完成对象的构造/析构。而malloc则不会。
6. 对数组的处理
C++提供了new[ ]与delete [ ]来专门处理数组类型
A *ptr = new A[10]; //分配10个对象
使用new[ ]分配的内存必须使用delete [ ]进行释放:
delete [] ptr;
new对数组的支持体现在它会分别调用构造函数初始化每一个数组元素,释放对象时,为每个对象调用析构函数。注意delete [ ]要与new[ ]配套使用,不然会出现数组对象部分未被释放的现象,造成内存泄漏。
至于malloc,它并不知道你在这块内存上要放的是数组还是啥别的东西,反正它就给你一块原始的内存,再给你个内存的地址就完事。所以如果要动态分配一个数组的内存,还需要我们手动指定数组的大小:
int *ptr = (int*) malloc (sizeof(int) * 10); //分配一个10个int元素的数组
7. new与malloc是否可以相互调用
operator new /operator delete的实现可以基于malloc,而malloc的实现不可以去调用new。下面是编写operator new /operator delete的一种简单方式,其它版本也与之类似:
void *operator new (size_t size) { if(void* mem = malloc(size)) return mem; else throw bad_alloc(); } void operator delete (void *mem) noexcept { free(mem); }
8. 是否可以被重载
operator new /operator delete可以被重载。malloc/free不允许重载。
9. 能够直观地重新分配内存
使用malloc分配内存后,如果在使用过程中发现内存不足,可以使用realloc函数进行内存重新分配实现内存的扩充。realloc先判断当前的指针所指内存是否有足够的连续空间,如果有,原地扩大可分配的内存地址,并且返回原来的地址指针;如果空间不够,先按照新指定的大小分配空间,将原有数据从头到尾拷贝到新分配的内存区域,而后释放原来的内存区域。new没有这样直观的配套设施来扩充内存。