new 与 malloc 的区别

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。
  • 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。

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。
  • malloc 函数内存分配成功时,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。

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内存分配失败时,返回NULL。

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。
  • 使用 malloc 函数申请内存分配时需要显式地指出所需内存的大小。

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。
    • 第三步: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。
  • new/delete会调用对象的构造函数/析构函数来完成对象的构造/析构。而malloc则不会。

对数组的处理

  • C++提供了new[]与delete[]来专门处理数组类型,使用new[]分配的内存必须使用delete[]进行释放。
  • 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,不然会找出数组对象部分释放的现象,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,还需要我们手动自定数组的大小。

是否相互调用

  • operator new /operator delete的实现可以基于malloc。
  • malloc的实现不可以去调用new。

是否能被重载

  • opeartor new/operator delete可以被重载。
  • malloc/free 不允许重载。

是否能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。

总结
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