【C++课程学习】：new和delete为什么要配套使用，new，delete和malloc，free的比较

news2024/10/8 13:41:54

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🎡1.new，delete和malloc，free的区别：

⌚️相同点：

⌚️不同点：

🎡2.new和free的实现原理：

1.对内置类型的处理：

2.对自定义类型的处理：

🎡3.为什么尽量要new和delete配套使用，malloc（calloc，realloc）和free配套使用？

🎡1.new，delete和malloc，free的区别：

⌚️相同点：

new，delete和malloc，free都是对动态内存进行管理的。动态内存是位于堆上的，不会随着函数生命周期的结束而结束，正因为这样，所以才要用户主动的进行空间释放。不然就会造成空间泄露。

●空间泄露：不是物理层面的消失，而是我们失去对某块空间的控制。

危害：长期运行的程序出现内存泄漏会使反应越来越慢，最终卡死。

⌚️不同点：

🏆1.new，delete是操作符，malloc，free是函数。

🥊操作符和函数的区别：

1.操作符在编译的过程就进行了替代，而函数要在运行中进行调用。

2.操作符不需要要有头文件，由编译器实习，而函数必须要有具体实现。

🏆2.是否能进行初始化：

malloc不可以进行初始化。new可以进行初始化，也可以不进行初始化。

🏆3.是否需要进行类型转化：

malloc申请的空间是void*，所以要进行类型转化，new申请的空间里面有类型，不需要进行转化。

🏆4.空间大小的计算：

malloc要明确申请空间的大小（单位：字节），但是new只要明确申请几个就可以了，申请多个时，在类型后面加[个数]。

🏆5.是否主动调用构造函数和析构函数：

在处理自定义类型的时候，new会调用构造函数，delete会主动调用析构函数对类里面的空间进行清理。但是malloc和free就不会调用。

🏆6.申请失败的返回值不同：

malloc申请失败的时候返回NULL指针，所以申请完以后，要进行判空。new需要捕获异常。

🎡2.new和free的实现原理：

1.对内置类型的处理：

从下面的例子也可以看出来，new可以对申请的空间进行初始化。malloc不能对申请的空间进行初始化，calloc虽然可以初始化，但是都是0，不能根据具体的实际情况进行初始化，所以也是不能初始化。

#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
	//申请一个int空间
	int* p1 = new int(10);

	//malloc申请空间的大小，不进行初始化
	int* p2 = (int*)malloc(sizeof(int));

	//calloc进行初始化，每个字节都初始化为0
	int* p3 = (int*)calloc(1, sizeof(int));

	//对空间进行扩容，如果为空指针，功能相当于malloc
	int* p4 = (int*)realloc(nullptr, sizeof(int));

	//申请多个int空间，后面跟着初始化列表
	int* p5 = new int[5] {1, 2, 3};

	free(p2);
	delete p1;
	//释放多个空间的时候，用delete[] 指针
	delete[] p5;
}

2.对自定义类型的处理：

在自定义这个层面，new和malloc的区别就不止有new可以进行初始化，还有new会主动调用构造函数，delete会调用析构函数。

#include<iostream>
using namespace std;

class A {
public:
	A() {
		cout << "A()" << endl;
	}
	~A() {
		cout << "~A()" << endl;
	}
private:
	int _a;
};
int main()
{
	A* p1 = new A;
	delete p1;
	cout << "aaa" << endl;

	A* p2 = (A*)malloc(sizeof(A));
	free(p2);
	cout << "aaa" << endl;
	
	return 0;
}

3.原理：

⌚️new的原理：

1.operator new函数申请空间

2.在申请的空间上调用构造函数。

⌚️delete的原理：

1.执行析构函数对对象中的资源进行清理。

2.调用operator delete对对象进行清理

new T[ ]和delete[ ]原理和上面类似。

operator new和operator delete是系统提供的全局函数，底层还是通过malloc和free进行实现的。

🎡3.为什么尽量要new和delete配套使用，malloc（calloc，realloc）和free配套使用？

因为我们如果下面这种情况下，如果是new申请的空间，用free进行释放空间，就会发生错误。

⌚️在类里面我们显式实现了析构函数的时候，用new申请多个类对象的时候，会多申请4个字节（一个int类型的大小）保存申请了多少个类。

#include<iostream>
using namespace std;

class A {
public:
	~A() {
		cout << "~A()" << endl;
	}
private:
	int _a;
};
int main()
{
	A* p1 = new A[10];

	A* p2 = (A*)malloc(sizeof(A) * 10);

	return 0;
}