分析malloc\free、new\delete的用法和区别

写在前面

每个程序在执行时都会占用一块可用的内存空间,用于存放动态分配的对象,此内存空间称为自由存储区或堆。

malloc和free用法

首先明白malloc是动态内存开辟函数,malloc和free是成对出现的,malloc和free在头文件stdlib.h函数中声明,malloc函数返回值为void *,所以使用时,要将该函数的返回值强制类型转换成自己需要的指针类型。

  • 函数例子:
int *ptr = (int *)malloc(25*sizeof(int));
//动态开辟100个字节  
//<==等同于==>   
//int *ptr = (int *)malloc(100);    (当int占4字节内存时)

if(ptr == NULL)   //必须判断如果申请动态内存失败的情况
     printf("out of memory!!!\n");

//----开辟成功,使用完成-----

free(ptr);   //空间使用完后,用free释放空间,ptr指针指向空
另外还有两个分配内存的函数:callocrealloc
  • calloc
void *calloc(size_t num_elements,size_t element_size);

1、calloc在动态分配完内存后,自动初始化该内存空间为零, 而malloc不初始化,里边数据是随机的垃圾数据。

2、另一个区别是calloc的参数包括所需的元素的数量和每个元素的字节数。

 int main(void)
  {
  int i;
  int *pn = calloc(10,sizeof(int));
  for(i=0; i<10; i++)
     printf("%3d", *pn++);
  printf("/n");
  free(pn);
  return 0;
  } 

//申请10int空间,每个int被初始化为0,直接打印验证
  • realloc
void realloc(void *tr , size_t new_size);

realloc函数用于修改一个原先已经分配的内存块的大小。可以使一块内存扩大或缩小,如果扩大内存,则原来的内存块保持不变,在内存尾部增加新的内存块,切不进行初始化。如果缩小内存,则原来内存块从尾部进行删减。如果原先的内存块无法扩充,则新开辟一块内存,并复制原先的内存的内容,原先内存块失效无法再进行访问。

  • 如果申请失败,将返回NULL,此时,原来的指针仍然有效。

  • 如果调用成功,不管当前内存段后面的空闲空间是否满足要求,都会释放掉原来的指针,重新返回一个指针,虽然返回的指针有可能和原来的指针一样,即不能再次释放掉原来的指针。


new和delete用法

  • 例子
int *pi = new int; 
//在自由存储区中分配创建了一个整形对象,并返回一个指向该对象的地址来初始化指针pi

int *pi = new int();
//对指针pi指向的地址的值进行了初始化为0,

int *pi = new int(64);
//对指针pi指向的地址值进行初始化为64

int *pi = new int(1024);
//对指针pi指向的地址值进行初始化为1024

当动态创建的对象用完后必须释放内存,避免造成内存泄漏,可以用delete来完成,new和delete是成对使用的,

如下命令释放pi指向的int型对象所占用的内存空间:

delete pi;

//pi所指向的内存已经被释放,因此pi不再有效。
//建议一旦删除指针所指向的对象,立即将指针置为0,
//这样就清楚的表明指针不再指向任何对象。 

pi = NULL;
  • C++中允许动态创建const对象
const int *pi = new const int(1024);
//动态创建的const对象必须进行初始化,并且进行初始化后的值不能再改变。
  • 当创建一个动态数组对象和进行内存释放时,执行以下语句:
int *pi=new int[];               //指针pi所指向的数组但未初始化
int *pi=new int[n];             //指针pi指向长度为n的数组,未初始化
int *pi=new int[]();            //指针pi所指向的地址初始化为0
delete [] pi;                   //回收pi所指向的数组

new和malloc的区别?

a、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c。

b、参数

  使用new操作符申请内存分配时不需要指定内存块的大小,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。

c、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。

d、分配失败

  new内存分配失败时,会抛出bac_alloc异常。

但是有些编译器对c++标准支持不是很好,比如vc++6.0中new失败不会抛出异常,而返回0.
如果你想检查 new 是否成功,应该捕捉异常:
try {
int* p = new int[SIZE];
// 其它代码
} catch ( const bad_alloc& e ) {
return -1;
}

标准 C++ 亦提供了一个方法来抑制 new 抛出异常,而返回空指针:
int* p = new (std::nothrow) int; // 这样如果 new 失败了,就不会抛出异常,而是返回空指针
if ( p == 0 ) // 如此这般,这个判断就有意义了
return -1;
// 其它代码

  malloc分配内存失败时返回NULL。

e、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。

f、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。

g、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。

PS:

  • 在C++中,内存区分为5个区,分别是堆、栈、自由存储区、全局/静态存储区、常量存储区;

  • 在C中,C内存区分为堆、栈、全局/静态存储区、常量存储区;

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转载自blog.csdn.net/m0_37925202/article/details/80771751