【C++】——new和delete与malloc和free的区别

【C++】------new和delete与malloc和free的区别

C语言提供了malloc和free用于开辟和释放内存，C++提供new和delete进行内存操作，本文将new和delete与malloc free做对比，便于理解和巩固知识。还讲解了为什么delete和delete[]不能混用

new

讲解new和malloc的区别，以及new的底层。

与malloc区别

malloc是函数，new是操作符，也是关键字。
malloc返回void*类型指针，new直接返回对象。
malloc只负责开辟空间，不负责对对象初始化，new除了开辟空间、还负责调用对象的构造函数完成初始化。
malloc需要传参开辟字节数，new传参对象类型和对象个数，由底层完成开辟空间的字节数的计算。
malloc开辟空间失败会返回NULL，new开辟空间失败会抛异常（抛异常符合现代编程风格，也方便和 try catch组合使用）。

底层实现

简介new的底层原理，为什么new不仅可以完成开辟空间、还可以完成初始化。（关于为什么delete[]和delete不能混用的部分在delete讲解

new的底层是operator new和placement new， operator new封装了malloc来开辟空间，placement new用完成构造函数的调用。以下代码使用底层方法完成new的功能：

C++ 复制代码

// 对单个自定义类型对象new
// MyClass* obj = new MyClass(args); // 使用 new 创建空间
// 本质上
MyClass* obj = (MyClass*)operator new(sizeof(MyClass)); //使用operator new申请空间
new(obj)MyClass(args); // 使用placement new调用MyClass的构造函数，对空间初始化.后面的()用于构造函数传参，不传参默认调用默认构造函数

// 对数组new
// MyClass* obj = new MyClass[size]{args); // 使用 new 创建空间
MyClass* arrayMemory = (MyClass*)operator new[](sizeof(MyClass) * size);
// 使用placement new[]构造数组
new(arrayMemory) MyClass[size]{
     MyClass(1, "对象1"),
     MyClass(2, "对象2"),
     MyClass(3, "对象3")
};

operator new：通过代码可以发现，operator new和malloc使用方法一样，不同的是，new封装了operator new，所以你可以通过重载operator new实现特定的类/全局，在自己规定的内存分配器中开辟空间。而operator new本质上就是malloc的封装
placement new：完成构造函数的调用。

delete

讲解delete和free的区别，一起为什么delete和delete[]不能混用。

和free的区别

free是函数，delete是操作符，也是关键字。
free只负责释放空间，不负责对对象调用析构函数，delete除了负责释放空间，还负责对对象调用析构函数。
free需要传参释放空间首部的指针起始位置，delete传参对象类型和对象个数，由底层完成调用析构函数的次数的计算。

底层实现

delete封装了operator delete和desturction（对应对象的析构函数） ，operator delete则是封装了free_dbge_来释放空间。

在使用delete时，本质是先调用析构函数，再释放空间。

为什么delete[]和new[]搭配使用，delete和new搭配使用？

为了在使用delete时，编译器知道应该调用多少次析构函数，new开辟空间时，会在返回的指针前另外开辟size_t空间存储对象数目。

另外，如果不需要记录，编译器自然也不会开辟空间记录。比如内置类型、没有析构函数的情况下。

图解：

通过查看内存验证：

对于有析构函数的类的验证：

对于没有析构函数或者内置类型的验证：

关于`new`的小tips

另外，我们试一下如果删除了析构函数再去new一个数组出来会出现什么情况。

c++ 复制代码

class A
{
public:
	A()
	{ 
		c = 1;
	}
	~A() = delete; // 🚨 问题在这里！
	int c;
};
int main()
{
	A* p = new A[10];
	// 如果第5个对象构造时抛出异常，前4个需要析构
	// 如果整个new表达式失败，所有已构造对象需要析构
	return 0;
}

编译出错，这是为什么呢？

当你使用 new A[10] 时，编译器需要：

构造10个A对象
如果分配失败或数组生命周期结束，需要析构已构造的对象

由于 ~A() = delete，编译器无法生成析构数组元素的代码。

【C++】——new和delete与malloc和free的区别