C++初阶语法——new,delete开辟/销毁动态内存空间

news2024/10/6 18:31:01

前言：在C语言中，有malloc，realloc，calloc开辟动态内存空间，free销毁动态内存空间。而在C++中，使用new开辟动态内存空间，delete销毁动态内存空间。不仅简化了操作，更为重要的是，解决自定义类型的初始化问题。

一.简化操作

用法：new 类型 delete 指针
创建数组：new 类型[数据个数] delete[] 指针
编译器会自动计算类型大小，并且不用再强制转换类型。大大简化了操作，但是要记住下面这三句话：一定要匹配使用！匹配使用！匹配使用！

	//int* a = (int*)malloc(sizeof(int));
	//free(a);
	int* a = new int;
	delete a;
	int* b = new int[10];
	delete[] a;

二.解决自定义类型初始化问题（重点）

new/delete 和malloc/free最大的区别就是new/delete对于自定义类型除了开空间以外会去调用它们的构造函数/析构函数。
new会调用构造函数，delete会调用析构函数。

以栈类为例：

typedef int DataType;
class Stack {
public:
	Stack(int capacity = 4)//构造函数 
	{
		_arr = new DataType[capacity];
		_capacity = capacity;
		_size = 0;
	}
	void StackPush(DataType Data)
	{
		_arr[_size] = Data;
		_size++;
	}
	~Stack() //析构函数
	{
		delete[] _arr;
		_capacity = _size = 0;
	}
private:
	DataType* _arr;
	int _capacity;
	int _size;
};
int main()
{
	Stack* ptr = (Stack*)malloc(sizeof(Stack)); //malloc开辟一个自定义的栈对象
	ptr->StackPush(1); //压栈
	free(ptr);
	return 0;
}

控制台显示如下：我们知道不为0代表着程序出错，那上面代码为什么出错呢？这就是我们强调的malloc只是单纯的开辟空间，不会去调用自定义类型Stack的构造函数，也就没有初始化，没有初始化还向里面压栈肯定会出现错误的。

改成new和delete则不会报错：

int main()
{
	Stack* ptr = new Stack;
	ptr->StackPush(1);
	delete ptr;
	//free(ptr)  不行，free不会去调用析构函数，资源得不到清理。
	return 0;
}

三.new不检查失败，抛异常

我们用malloc开辟空间时，一般都会写一个if条件语句防止开辟空间失败，而new不再检查失败，出错时会直接抛异常，也就是说用new的话不需要再写if条件防止开辟空间失败。

void Func()
{
	//malloc
	int* a = (int*)malloc(sizeof(int)*10);
	if (a == nullptr) //if判断
	{
		return;
	}
	free(a);
	//new
	int* b = new int[10];
	delete[] b;
}

1.抛异常

用malloc开辟同样大小的空间并不会提示错误，而new会。

2.捕获异常（try catch）

利用try和catch捕获异常，找到出现异常的原因。

int main()
{
	try
	{
		char* p2 = new char[0x7fffffff];
	}
	catch (const exception& error)
	{
		cout << error.what() << endl;
	}

控制台显示如下：

出现异常后会发生执行流跳跃，不执行异常后的代码：

int main()
{
	try
	{
		cout << "正常" << endl;
		char* p2 = new char[0x7fffffff];
		cout << "异常" << endl;
	}
	catch (const exception& error)
	{
		cout << error.what() << endl;
	}
	return 0;
}

控制台输出如下：可以看到，输出“异常”的代码并没有被执行。这点类似goto语句，出现异常之后，就直接跳到catch语句。这样的设计避免了出错了还运行后面的语句，防止错上加错。

四.operator new/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在地城调用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。

operator new是malloc函数的封装，也就是说，new出来的空间实际上是malloc出来的。不同的是，malloc函数出现错误会返回NULL，而C++需要的是出现错误返回异常，因此封装malloc函数，但出现错误返回异常。
operator delete原理与operator类似。

如下：operator new/operator delete使用方法与malloc/free相同。

	int* a = (int*)malloc(sizeof(int) * 10);
	free(a);
	int* b = (int*)operator new(sizeof(int) * 10);
	operator delete(b);

1.内置类型

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

以下三种方式都可以释放空间，实际上都是使用free释放空间。但是第一第二种并不推荐。使用时一定要匹配使用。以避免特殊情况出现。

	int* a = new int[10];
	//都可以释放申请的空间
	//free(a);
	//delete a;
	delete[] a;

2.自定义类型

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，完成对象初始化。
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。
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。
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工作。
2.调用operator delete[]释放空间，实际在operator delete[]中调用operator delete来释放空间。

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