C++内存管理(new与delete)

news2025/2/27 14:27:59

这篇文章的主要内容是new与delete的由来,使用new与delete对C++堆内存进行管理,(malloc、free)与(new、delete)的区别。希望对C++爱好者有所帮助,内容充实且干货,点赞+收藏防止找不到!

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目录

1.malloc、free向new delete的转变

2.new与delete基础语法

3.(malloc、free)与(new、delete)的区别(面试高频)


 

1.malloc、free向new delete的转变

我们知道,在C语言学习阶段,用malloc来申请堆上的内存空间,free来释放堆上的内存空间。但是为什么C++中要引入new与delete呢?祖师爷设计的一定有他的道理。

接下来用代码来一步一步实操分析:

int main()
{
	int n = 3;
	int* pa =(int*)malloc(sizeof(int) * n);
    free(pa);//C语言手动释放空间
	return 0;
}

在C语言中,这样的代码是向堆上动态申请n个存储int类型对象的连续空间。将空间地址传给指针pa。free(pa)手动释放掉这块申请的堆空间。

那么用C++中的new、delete怎么操作呢? 

int main()
{
	int n = 3;
	int* pa = new int[n];
	delete[] pa;//C++手动释放空间
	return 0;
}

这样一看,C++的方式好像更简便一些。用调试,监视窗口看看二者的初始化情况:

这是malloc

870f62b1b63b40d880d341d5163af366.png

由图可见,malloc申请空间后并没有为其空间的内容初始化。那new呢?

这是new

c6bd6404afc643abaefaad5eaa91699e.png

由图可见,new也一样没有对堆上申请的这块空间内容初始化。 那我们可以得出结论:malloc和new相同,都不会初始化内容,只是new的使用更加简便吗?(那就格局太小了!)

答案是否定的,上面我们举的例子是对于内置类型的,让我们来对比malloc与new在自定义类型上的表现。

#include<iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
	A(int x=0)
		:_a(x)
	{
		cout << "A()" << endl;
	}
private:
	int _a;
};
int main()
{
	A* pa = (A*)malloc(sizeof(A));//开空间,不会调用构造函数,尴尬了
	free(pa);
	
	A* pb = new A;//开空间+调用构造函数
	delete pb;
	return 0;
}

我们知道,malloc自定义类型只会为对象的成员变量开辟一块空间,并不会进行初始化。也就是说malloc申请的堆空间上的对象没有调用构造函数。只是单纯开好了空间。 但又不能显示调用构造函数。此时会很尴尬。

这时候new就体现出它的作用了,new来申请堆空间内部操作会分为两步:开辟堆空间+调用构造函数。但malloc只有前一步。与之关联的delete内部操作也是两步:调用析构函数+释放堆空间。free只有后一步。

这里好像还不太理解,下面用栈这个类来举例:

#include<iostream>
using namespace std;
class Stack
{
public:
	Stack(int n=4)
	{
		cout << "Stack()" << endl;
		p = new int[n];
		top = 0;
		capcity = n;
	}

	~Stack()
	{
		cout << "~A()" << endl;
		delete[] p;
		top = capcity = 0;
	}
private:
	int* p;
	int top;
	int capcity;
};
int main()
{
	Stack* ps = (Stack*)malloc(sizeof(Stack));
	free(ps);
	return 0;
}

代码运行结果:

eb2f54b3e07d489a91e9ad590b44a3d6.png

由此可见,malloc申请堆空间时,没有调用构造函数,free时也没有调用析构函数。

此时内存分布如下:

c5ecfb42b4ca419cb8f109ec3a444121.png

此时,由于用malloc只会为成员变量开空间,不会调用构造函数,就没法初始化p指针、top、capcity。栈也就失去了作用。若用new来申请堆空间:

int main()
{
	Stack* ps = new Stack;
	delete ps;
	return 0;
}

运行结果:

7ba80904c28d4aa4ae4d4325b99b7d8f.png

由此可见,用new申请堆空间时,调用了构造函数,delete时也调用了析构函数。

此时内存分布如下:

49d0e81675f04a2689341d20e26adaed.png由于用new先为成员变量开空间,再调用构造函数,就会初始化p指针(指向一片堆空间),top、capcity也不是随机值了。这才是一个正确的栈。 

delete时,也会先调用析构,再释放成员变量在堆上的空间。

eb70e10af4c349febd46d30be91b3b23.png


由上面这个示例可以感受到new与delete存在的意义了吧! 

2.new与delete基础语法

 

逐个介绍:

new一个内置类型对象

//内置类型
int* p1 = new int;
delete p1;
//自定义类型
Stack* ps=new Stack;
delete ps;

new一个内置类型对象并初始化它

int* p2 = new int(3);//将*p2初始化为3
delete p2;
//自定义类型
Stack* ps=new Stack(2);//调用非默认构造函数
delete ps;

 new多个内置类型对象( delete[] 来释放空间)

int* p3 = new int[10];//一口气new十个
delete[] p3;
//自定义类型
Stack* ps=new Stack[5];//一口气五个对象
delete[] ps;

new多个内置类型对象并依次初始化( delete[] 来释放空间)

int* p4 = new int[10] {1, 2, 3};//依次初始化,没写的初始化为0
delete[] p4;
//自定义类型
Stack* ps = new Stack[5]{ 1,2 };//一口气new五个对象,并分别调用构造函数
delete[] ps;

3.(malloc、free)与(new、delete)的区别(面试高频)

1. malloc和free是函数,new和delete是操作符

2. malloc申请的空间不会初始化,new可以初始化

3. malloc申请空间时,需要手动计算空间大小并传递,new只需在其后跟上空间的类型即可, 如果是多个对象,[]中指定对象个数即可

4. malloc的返回值为void*, 在使用时必须强转,new不需要,因为new后跟的是空间的类型

5. malloc申请空间失败时,返回的是NULL,因此使用时必须判空,new不需要,但是new需要捕获异常

6. 申请自定义类型对象时,malloc/free只会开辟空间,不会调用构造函数与析构函数,而new 在申请空间后会调用构造函数完成对象的初始化,delete在释放空间前会调用析构函数完成空间中资源的清理

今天的内容就分享到这里啦,如果对大家有所帮助,记得点赞收藏不迷路。订阅下方的C++专栏。会持续爆肝C++实用知识!

 

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