new和malloc的区别与

一、不同点

  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!定位new的功能可以办到这一点: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。
    类型安全很大程度上可以等价于内存安全,类型安全的代码不会试图方法自己没被授权的内存区域。
    3.内存分配失败时的返回值
    new内存分配失败时,会抛出bac_alloc异常,它不会返回NULL;malloc分配内存失败时返回NULL。
    在使用C语言时,我们习惯在malloc分配内存后判断分配是否成功实际上这样做一点意义也没有,因为new根本不会返回NULL,而且程序能够执行到if语句已经说明内存分配成功了,如果失败早就抛异常了。正确的做法应该是使用异常机制
    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。
    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: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。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。第三部:对象构造完成后,返回一个指向该对象的指针。使用delete操作符来释放对象内存时会经历两个步骤:第一步:调用对象的析构函数。第二步:编译器调用operator 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。
    new对数组的支持体现在它会分别调用构造函数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,不然会找出数组对象部分释放的现象,造成内存泄漏。至于malloc,它并知道你在这块内存上要放的数组还是啥别的东西,反正它就给你一块原始的内存,在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,还需要我们手动自定数组的大小
    8.是否可以被重载
    opeartor new /operator delete可以被重载。标准库是定义了operator new函数和operator delete函数的8个重载版本我们可以自定义上面函数版本中的任意一个,前提是自定义版本必须位于全局作用域或者类作用域中。我们知道我们有足够的自由去重载operator new /operator delete ,以决定我们的new与delete如何为对象分配内存,如何回收对象。而malloc/free并不允许重载。
    9. 能够直观地重新分配内存
    使用malloc分配的内存后,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。
    10. 客户处理内存分配不足
    在operator new抛出异常以反映一个未获得满足的需求之前,它会先调用一个用户指定的错误处理函数,这就是new-handler。new_handler是一个指针类型指向了一个没有参数没有返回值的函数,即为错误处理函数。为了指定错误处理函数,客户需要调用set_new_handler,set_new_handler的参数为new_handler指针,指向了operator new 无法分配足够内存时该调用的函数。其返回值也是个指针,指向set_new_handler被调用前正在执行(但马上就要发生替换)的那个new_handler函数。对于malloc,客户并不能够去编程决定内存不足以分配时要干什么事,只能看着malloc返回NULL。总结将上面所述的10点差别整理成表格:特征new/deletemalloc/free分配内存的位置自由存储区堆内存分配失败返回值完整类型指针void
    内存分配失败返回值默认抛出异常返回NULL分配内存的大小由编译器根据类型计算得出必须显式指定字节数处理数组有处理数组的new版本new[]需要用户计算数组的大小后进行内存分配已分配内存的扩充无法直观地处理使用realloc简单完成是否相互调用可以,看具体的operator new/delete实现不可调用new分配内存时内存不足客户能够指定处理函数或重新制定分配器无法通过用户代码进行处理函数重载允许不允许构造函数与析构函数调用不调用malloc给你的就好像一块原始的土地,你要种什么需要自己在土地上来播种而new帮你划好了田地的分块(数组),帮你播了种(构造函数),还提供其他的设施给你使用:当然,malloc并不是说比不上new,它们各自有适用的地方。在C++这种偏重OOP的语言,使用new/delete自然是更合适的。
    或者从这几个方面
  • [1 ] 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。malloc与free是C++/C 语言的标准库函数,new/delete 是C++的运算符,对于非内部数据类的对象而言,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malloc/free。

  • [ 2] 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。
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。
函数malloc 的原型如下:
void * malloc(size_t size);
用malloc 申请一块长度为length 的整数类型的内存,程序如下:
int *p = (int *) malloc(sizeof(int) * length);
我们应当把注意力集中在两个要素上:“类型转换”和“sizeof”。
1、malloc 返回值的类型是void *,所以在调用malloc 时要显式地进行类型转换,将void * 转换成所需要的指针类型。
2、 malloc 函数本身并不识别要申请的内存是什么类型,它只关心内存的总字节数。
函数free 的原型如下:
void free( void * memblock );
为什么free 函数不象malloc 函数那样复杂呢?这是因为指针p 的类型以及它所指的内存的容量事先都是知道的,语句free§能正确地释放内存。如果p 是NULL 指针,那么free对p 无论操作多少次都不会出问题。如果p 不是NULL 指针,那么free 对p连续操作两次就会导致程序运行错误。new/delete 的使用要点:运算符new 使用起来要比函数malloc 简单得多,例如:
int *p1 = (int *)malloc(sizeof(int) * length);
int *p2 = new int[length];
这是因为new 内置了sizeof、类型转换和类型安全检查功能。对于非内部数据类型的对象而言,new 在创建动态对象的同时完成了初始化工作。如果对象有多个构造函数,那么new 的语句也可以有多种形式。
如果用new 创建对象数组,那么只能使用对象的无参数构造函数。
new将调用constructor,而malloc不能;delete将调用destructor,而free不能。

  • [ 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。

二、相同点:都可用于申请动态内存和释放内存
既然new/delete的功能完全覆盖了malloc/free,为什么C++还保留malloc/free呢?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、malloc/free必须配对使用。

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