【C++】new 和 delete

news2024/11/27 15:37:08

一引言

二 new

三 delete

四 new和delete操作自定义类型

五 operator new与operator delete函数

六 new和delete的实现原理

1 内置类型

2 自定义类型

1 new的原理

2 delete的原理

3 new T[N]的原理

4 delete[]的原理

七定位new表达式(placement-new)

八细节

一引言

C语言内存管理方式在C++中可以继续使用，但有些地方就无能为力，而且使用起来比较麻烦，因此C++又提出了自己的内存管理方式：通过new和delete操作符进行动态内存管理。

二 new

int main()
{
       // 动态申请一个int类型的空间
       int* p1 = new int;

       // 动态申请一个int类型的空间并初始化为10
       int* p2 = new int(10);

       // 动态申请3个int类型的空间
       int* p3 = new int[3];

       //多个数据初始化
       int* p4 = new int[3]{1, 2, 3};

       return 0;
}

三 delete

int main()
{
       // 动态申请一个int类型的空间
       int* p1 = new int;

       // 动态申请一个int类型的空间并初始化为10
       int* p2 = new int(10);

       // 动态申请3个int类型的空间
       int* p3 = new int[3];

       //多个数据初始化
       int* p4 = new int[3]{1, 2, 3};

       delete p1;
       delete p2;
       delete[] p3;
       delete[] p4;


       return 0;
}

注意：申请和释放单个元素的空间，使用new和delete操作符，申请和释放连续的空间，使用 new[]和delete[]

注意：匹配起来使用。

四 new和delete操作自定义类型

class A
{
public:
       A(int a = 0)
              : _a(a)
       {
              cout << "A():" << this << endl;

       }
       ~A()
       {
              cout << "~A():" << this << endl;
       }
private:
       int _a;
};


struct ListNode
{
       int _val;
       ListNode* _next;

       ListNode(int val)
              :_val(val)
              , _next(nullptr)
       {

       }
};

int main()
{
       // new/delete 和 malloc/free最大区别是 new/delete对于【自定义类型】除了开空间还会调用构造函数和析构函数
       A* p1 = (A*)malloc(sizeof(A));
       A* p2 = new A(1);
       free(p1);
       delete p2;

       // 内置类型是几乎是一样的
       A* p3 = (A*)malloc(sizeof(A) * 10);
       A* p4 = new A[10];
       free(p3);
       delete[] p4;

       //对于创建一个链表节点 我们也不像之前那些麻烦了
       ListNode* n1 = new ListNode(1);
       ListNode* n2 = new ListNode(2);
       ListNode* n3 = new ListNode(3);

       //多个对象动态内存开辟
       //方法1
       A aa1(1);
       A aa2(1);
       A aa3(1);
       A* p5 = new A[3]{ aa1, aa2, aa3 };

       //方法2
       A* p6 = new A[3]{ A(2), A(2), A(2) };

       //方法3 -->隐形类型转换
       A* p7 = new A[3]{ 3, 3, 3 };

       return 0;
}

malloc 不方便解决动态申请的自定义类型对象的初始化问题

注意：在申请自定义类型的空间时，new会调用构造函数，delete会调用析构函数，而malloc与 free不会

new : step1--> 申请对象空间 step2-->调用构造函数

delete: step1--> 调用析构函数 step2--> 释放对象空间

五 operator new与operator delete函数

new和delete是用户进行动态内存申请和释放的操作符

operator new 和operator delete是系统提供的全局函数

new在底层调用operator new全局函数来申请空间

delete在底层通过 operator delete全局函数来释放空间。

class Stack
{
public:
       Stack(int capacity = 4)
       {
              cout << "Stack(int capacity = 4)" << endl;

              _a = new int[capacity];
              _top = 0;
              _capacity = capacity;
       }

       ~Stack()
       {
              cout << "~Stack()" << endl;

              delete[] _a;
              _a = nullptr;
              _top = 0;
              _capacity = 0;
       }
private:
       int* _a;
       int  _top;
       int  _capacity;
};

int main()
{
       
       Stack* p1 = new Stack;
       delete p1;

       Stack* p2 = (Stack*)operator new(sizeof(Stack));
       operator delete(p2);

       
       // new/delete  new[]/delete[]  malloc/free
       // 一定要配对使用，否则结果是未定义

       return 0;
}

operator new 和 operator delete库里面的全局函数,封装了malloc 和 free

new : step1--> 申请对象空间 step2-->调用构造函数

step1 为什么不能用malloc 因为malloc 申请空间返回0 但是面向对象是不能接收返回值的所以创建了operator new 来处理(抛异常)

而operator delete 纯粹是为了和operator new搭对'

六 new和delete的实现原理

1 内置类型

如果申请的是内置类型的空间，new和malloc，delete和free基本类似，不同的地方是： new/delete申请和释放的是单个元素的空间，new[]和delete[]申请的是连续空间，而且new在申请空间失败时会抛异常，malloc会返回NULL。

2 自定义类型

1 new的原理

1. 调用operator new函数申请空间

2. 在申请的空间上执行构造函数，完成对象的构造

2 delete的原理

1. 在空间上执行析构函数，完成对象中资源的清理工作

2. 调用operator delete函数释放对象的空间

3 new T[N]的原理

1. 调用operator new[]函数，在operator new[]中实际调用operator new函数完成N个对象空间的申请

2. 在申请的空间上执行N次构造函数

4 delete[]的原理

1. 在释放的对象空间上执行N次析构函数，完成N个对象中资源的清理

2. 调用operator delete[]释放空间，实际在operator delete[]中调用operator delete来释放空间

那我们现在可以解释我们为啥要配对使用

七定位new表达式(placement-new)

定位new表达式是在已分配的原始内存空间中调用构造函数初始化一个对象。

使用格式：

new (place_address) type或者new(place_address) type(initializer - list)

place_address必须是一个指针，initializer - list是类型的初始化列表

使用场景：

定位new表达式在实际中一般是配合内存池使用。因为内存池分配出的内存没有初始化，所以如

果是自定义类型的对象，需要使用new的定义表达式进行显示调构造函数进行初始化。

class A
{
public:
       A(int a = 0)
              : _a(a)
       {
              cout << "A():" << this << endl;
       }

       ~A()
       {
              cout << "~A():" << this << endl;
       }

private:
       int _a;
};


int main()
{
       // 构造函数自动调用
       A aa1;

       // A* p2 = new A(1);

       A* p1 = (A*)operator new(sizeof(A));
       // 不能这么显示调用构造函数
       //p1->A(1);
       // 但是可以用定位new显示调用构造函数
       new(p1)A(1);

       // 析构函数可以显示调用
       p1->~A();
       operator delete(p1);

       return 0;
}