C中的malloc/free与C++中的new/delete的用法与区别

时间:2024-05-07 00:04:43

1、先介绍malloc/free的用法:

原型函数: void *malloc(long NumBytes);

该函数分配了NumBytes个字节的内容,分配的空间是堆空间

malloc()根据用户所需分配内存的大小n (bytes)在“堆链表”(见未使用过得堆内存)里搜索。直到搜索到一个大于等于n字节的堆内存块为止。如果此堆内存块的大小刚好为n,则直接将首地址返回给用户;如果此内存块的大小大于n,则将此块堆内存分裂,将大于n部分的堆内存留在可用堆内存中,以“堆链表”的形式和其它未分配的堆内存发生联系。

如果整个堆链表所代表的堆内存块都没有大于等于n的堆内存块,系统将给“堆链表”链接一个更大的区域供其使用。要是这一步也失败了,malloc()函数就返回NULL给用户。

malloc()函数分配内存成功则返回可用堆内存块的首地址,若分配失败则返回空。在使用malloc()后一定要判断堆内存是否成功。若对内存分配未成功使用指针操作内存也会使程序出现异常。动态分配内存时要采取以下结构:

char *pL =NULL;
……
pL = (char *)malloc( sizeof(char) * size);
if(pL)
{

}

分配成功后,得到的堆内存首地址一定要保存,不然后来无法释放堆内存而造成内存泄露。而且不可使用未初始化的pL指向的内存块。

malloc函数只是完成内存的分配,但是并没有对分配的内存进行初始化设定,一般在进行malloc函数后面接着的语句就是内存空间初始化语句。

char * ps = (char*) malloc(sizeof(char)*15);
strcpy(ps, "hello world");

free函数与malloc()函数配对使用,释放malloc函数申请的动态内存。对于free(p)这句语句,如果p 是NULL 指针,那么free 对p 无论操作多少次都不会出问题。如果p 不是NULL 指针,那么free 对p连续操作两次就会导致程序运行错误。

为了防止以上错误,在使用free函数之前,应该先判断指针是否为NULL;

if(pL)
{
free(pL);
pL = NULL;
}

  

2、new和delete的用法

new和delete运算符是用于动态分配和撤销内存的运算符,解决了变量和对象在编译之前就要确定大小的问题,如数组必须大开小用,指针必须指向一个已经存在的变量或对象。

  一、new用法

  1.开辟单变量地址空间

使用new运算符时必须已知数据类型,new运算符会向系统堆区申请足够的存储空间,如果申请成功,就返回该内存块的首地址,如果申请不成功,则返回零值。

new运算符返回的是一个指向所分配类型变量(对象)的指针。对所创建的变量或对象,都是通过该指针来间接操作的,而动态创建的对象本身没有标识符名。

一般使用格式:
        格式1:指针变量名=new 类型标识符;
        格式2:指针变量名=new 类型标识符(初始值);
        格式3:指针变量名=new 类型标识符 [内存单元个数];

说明:格式1和格式2都是申请分配某一数据类型所占字节数的内存空间;但是格式2在内存分配成功后,同时将一初值存放到该内存单元中;而格式3可同时分配若干个内存单元,相当于形成一个动态数组。例如:

1)new int;  //开辟一个存放整数的存储空间,返回一个指向该存储空间的地址。int *a = new int 即为将一个int类型的地址赋值给整型指针a

2)int *a = new int(5) 作用同上,但是同时将整数空间赋值为5

  2.开辟数组空间

对于数组进行动态分配的格式为:

指针变量名=new 类型名[下标表达式];
       delete [ ] 指向该数组的指针变量名;

两式中的方括号是非常重要的,两者必须配对使用,如果delete语句中少了方括号,因编译器认为该指针是指向数组第一个元素的指针,会产生回收不彻底的问题(只回收了第一个元素所占空间),加了方括号后就转化为指向数组的指针,回收整个数组。

delete []的方括号中不需要填数组元素数,系统自知。即使写了,编译器也忽略。

请注意“下标表达式”不必是常量表达式,即它的值不必在编译时确定,可以在运行时确定。

一维: int *a = new int[100];    //开辟一个大小为100的整型数组空间

二维: int **a = new int[5][6]

三维及其以上:依此类推.

一般用法: new 类型 (初值)

  二、delete用法

  1. 删除单变量地址空间

int *a = new int;

delete a;   //释放单个int的空间

  2. 删除数组空间

int *a = new int[5];

delete []a;    //释放int数组空间

区别:

0.       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。

1.       参数

使用new操作符申请内存分配时无须指定内存块的大小,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。

2.       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。

3.       分配失败

new内存分配失败时,会抛出bac_alloc异常。malloc分配内存失败时返回NULL。

4.      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。

5.      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。

6.       内存区域

new操作符从*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。*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*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。*存储区不等于堆,如上所述,布局new就可以不位于堆中。