【转】细说new与malloc的10点区别

时间:2021-11-03 17:36:45

1、申请的内存所在位置

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。

那么*存储区是否能够是堆(问题等价于new是否能在堆上动态分配内存),这取决于operator new的实现细节。*存储区不仅可以是堆,还可以是静态存储区,这都看operator new在哪里为对象分配内存。

特别的,new甚至可以不为对象分配内存!定义new的功能可以办到这一点:

new (place_address) type

 place_address为一个指针,代表一块内存的地址。当使用上面这种仅以一个地址调用new操作符时,new操作符调用特殊的operator new,也就是下面这个版本:

void * oparator new (size_t, void *)//不允许重定义这个版本的operator new

这个operator new不分配任何的内存,它只是简单地返回指针实参,然后右new表达式负责在place_address指定的地址进行对象的初始化工作。

2、返回类型安全性

new操作符内存分配成功后时,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。

类型安全很大程度上可以等价于内存安全,类型安全的代码不会试图访问自己没被授权的内存区域。关于C++的类型安全性可说的又有很多了。

3、内存分配失败时的返回值

new内存分配失败时,会抛出bac_alloc异常,它不会返回NULL;malloc分配内存失败时,返回NULL。在使用C语言时,我们习惯在malloc分配内存后判断分配是否成功:

int *a = (int*) malloc (sizeof(int));
if(NULL == a)
{
...
}
else
{
....
}

从C语言走入C++阵营的新手可能会把这个习惯带入C++:

int *a = new int();
if(NULL == a)
{
...
}
else
{
...
}

实际上,这样做一点意义也没有,因为new根本不会返回NULL,而且程序能够执行到if语句已经说明内存分配成功了,如果失败早就抛出异常了。正确的做法应该是使用异常机制:

try{
int *a = new int();
} catch(bad_alloc)
{
...
}

4、是否需要指定内存大小

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。

当然了,我这里使用malloc来为我们自定义类型分配内存是不怎么合适的,请看下一条。

class A{
...
}; A *ptr = new A;
A *ptr = (A *)malloc(sizeof(A)); //需要显式地制定所需内存大小sizeof(A)

5、是否调用构造函数/析构函数

使用new操作符来分配对象内存时,会经历三个步骤:

1)第一步:调用operator new函数(对于数组是operator new[ ])分配一块足够大的,原始的,未命名的内存空间以便存储特定类型的对象。

2)第二步:编译器运行相应的构造函数以构造对象,并为其传入初值。

3)第三步:对象构造完成后,返回一个指向该对象指针。

使用delete操作符来释放对象内存时,会经历两个步骤:

1)第一步:调用对象的析构函数。

2)第二步:编译器调用opetator delete(或operator delete[ ])函数释放内存空间。

总之来说,new/delete会调用对象的构造函数/析构函数以完成对象的构造/析构。而malloc则不会。

6、对数组的处理

C++提供了new[ ]与delete [ ]来专门处理数组类型

A *ptr = new A[];//分配10个对象

使用new[ ]分配的内存必须使用delete [ ]进行释放:

delete [] ptr;

new对数组的支持体现在它会分别调用构造函数初始化每一个数组元素,释放对象时,为每个对象调用析构函数。注意delete [ ]要与new[ ]配套使用,不然会出现数组对象部分未被释放的现象,造成内存泄漏。

至于malloc,它并不知道你在这块内存上要放的是数组还是啥别的东西,反正它就给你一块原始的内存,再给你个内存的地址就完事。所以如果要动态分配一个数组的内存,还需要我们手动指定数组的大小:

int *ptr = (int*) malloc (sizeof(int) * );//分配一个10个int元素的数组

7、new与malloc是否可以相互调用

operator new /operator delete的实现可以基于malloc,而malloc的实现不可以去调用new。下面是编写operator new /operator delete的一种简单方式,其它版本也与之类似:

void *operator new (size_t size)
{
if(void* mem = malloc(size))
return mem;
else
throw bad_alloc();
} void operator delete (void *mem) noexcept
{
free(mem);
}

8、是否可以被重载

operator new /operator delete可以被重载。malloc/free不允许重载。

9、能够直观地重新分配内存

使用malloc分配内存后,如果在使用过程中发现内存不足,可以使用realloc函数进行内存重新分配实现内存的扩充。realloc先判断当前的指针所指内存是否有足够的连续空间,如果有,原地扩大可分配的内存地址,并且返回原来的地址指针;如果空间不够,先按照新指定的大小分配空间,将原有数据从头到尾拷贝到新分配的内存区域,而后释放原来的内存区域。new没有这样直观的配套设施来扩充内存。

10、客户处理内存分配不足

在operator new抛出异常以反映一个未获得满足的需求之前,它会先调用一个用户指定的错误处理函数,这就是new_handler。new_handler是一个指针类型:

namespace std
{
typedef void (*new_handler) ();
}

指向了一个没有参数没有返回值的函数,即为错误处理函数。为了指定错误处理函数,客户需要调用set_new_handler,这是一个标准库函数:

namespace std
{
new_handler set_new_handler (new_handler p) throw();
}

set_new_handler的参数为new_handler指针,指向了operator new无法分配足够内存时该调用的函数。其返回值也是个指针,指向set_new_handler被调用前正在执行(但马上就要发生替换)的那个new_handler函数。

对于malloc,客户并不能够去编程决定内存不足以分配时要干什么事,只能看着malloc返回NULL。

总结:

将上面所述的10点差别整理成表格:

【转】细说new与malloc的10点区别malloc给你的就好像一块原始的土地,你要种什么需要自己在土地上来播种。

【转】细说new与malloc的10点区别

而new帮你划好了田地的分块(数组),帮你播了种(构造函数),还提供其它的设施给你使用:

【转】细说new与malloc的10点区别

当然,malloc并不是说比不上new,它们各自有适用的地方。在C++这种偏重OOP的语言,使用new/delete自然是更合适的。

转自:《细说new与malloc的10点区别》