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1. 申請的內(nèi)存所在位置
new操作符從自由存儲區(qū)(free store)上為對象動態(tài)分配內(nèi)存空間,而malloc函數(shù)從堆上動態(tài)分配內(nèi)存。自由存儲區(qū)是C++基于new操作符的一個抽象概念,凡是通過new操作符進行內(nèi)存申請,該內(nèi)存即為自由存儲區(qū)。而堆是操作系統(tǒng)中的術語,是操作系統(tǒng)所維護的一塊特殊內(nèi)存,用于程序的內(nèi)存動態(tài)分配,C語言使用malloc從堆上分配內(nèi)存,使用free釋放已分配的對應內(nèi)存。
那么自由存儲區(qū)是否能夠是堆(問題等價于new是否能在堆上動態(tài)分配內(nèi)存),這取決于operator new 的實現(xiàn)細節(jié)。自由存儲區(qū)不僅可以是堆,還可以是靜態(tài)存儲區(qū),這都看operator new在哪里為對象分配內(nèi)存。
特別的,new甚至可以不為對象分配內(nèi)存!定位new的功能可以辦到這一點:
new(place_address)type
place_address為一個指針,代表一塊內(nèi)存的地址。當使用上面這種僅以一個地址調(diào)用new操作符時,new操作符調(diào)用特殊的operator new,也就是下面這個版本:
void*operatornew(size_t,void*)//不允許重定義這個版本的operator new
這個operator new不分配任何的內(nèi)存,它只是簡單地返回指針實參,然后右new表達式負責在place_address指定的地址進行對象的初始化工作。
2.返回類型安全性
new操作符內(nèi)存分配成功時,返回的是對象類型的指針,類型嚴格與對象匹配,無須進行類型轉(zhuǎn)換,故new是符合類型安全性的操作符。而malloc內(nèi)存分配成功則是返回void * ,需要通過強制類型轉(zhuǎn)換將void*指針轉(zhuǎn)換成我們需要的類型。
類型安全很大程度上可以等價于內(nèi)存安全,類型安全的代碼不會試圖方法自己沒被授權的內(nèi)存區(qū)域。關于C++的類型安全性可說的又有很多了。
3.內(nèi)存分配失敗時的返回值
new內(nèi)存分配失敗時,會拋出bac_alloc異常,它不會返回NULL;malloc分配內(nèi)存失敗時返回NULL。
在使用C語言時,我們習慣在malloc分配內(nèi)存后判斷分配是否成功:
int*a? = (int*)malloc(sizeof(int));if(NULL== a){? ? ...}else{? ? ...}
從C語言走入C++陣營的新手可能會把這個習慣帶入C++:
int* a =newint();if(NULL== a){? ? ...}else{? ? ? ...}
實際上這樣做一點意義也沒有,因為new根本不會返回NULL,而且程序能夠執(zhí)行到if語句已經(jīng)說明內(nèi)存分配成功了,如果失敗早就拋異常了。正確的做法應該是使用異常機制:
try{int*a =newint();}catch(bad_alloc){? ? ...}
如果你想順便了解下異?;A,可以看
http://www.cnblogs.com/QG-whz/p/5136883.htmlC++ 異常機制分析。
4.是否需要指定內(nèi)存大小
使用new操作符申請內(nèi)存分配時無須指定內(nèi)存塊的大小,編譯器會根據(jù)類型信息自行計算,而malloc則需要顯式地指出所需內(nèi)存的尺寸。
classA{...}A * ptr =newA;A * ptr = (A *)malloc(sizeof(A));//需要顯式指定所需內(nèi)存大小sizeof(A);
當然了,我這里使用malloc來為我們自定義類型分配內(nèi)存是不怎么合適的,請看下一條。
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5.是否調(diào)用構造函數(shù)/析構函數(shù)
使用new操作符來分配對象內(nèi)存時會經(jīng)歷三個步驟:
第一步:調(diào)用operator new 函數(shù)(對于數(shù)組是operator new[])分配一塊足夠大的,原始的,未命名的內(nèi)存空間以便存儲特定類型的對象。
第二步:編譯器運行相應的構造函數(shù)以構造對象,并為其傳入初值。
第三部:對象構造完成后,返回一個指向該對象的指針。
使用delete操作符來釋放對象內(nèi)存時會經(jīng)歷兩個步驟:
第一步:調(diào)用對象的析構函數(shù)。
第二步:編譯器調(diào)用operator delete(或operator delete[])函數(shù)釋放內(nèi)存空間。
總之來說,new/delete會調(diào)用對象的構造函數(shù)/析構函數(shù)以完成對象的構造/析構。而malloc則不會。如果你不嫌啰嗦可以看下我的例子:
classA{public:? ? A() :a(1), b(1.11){}private:inta;doubleb;};intmain(){? ? A * ptr = (A*)malloc(sizeof(A));return0;}
在return處設置斷點,觀看ptr所指內(nèi)存的內(nèi)容:

可以看出A的默認構造函數(shù)并沒有被調(diào)用,因為數(shù)據(jù)成員a,b的值并沒有得到初始化,這也是上面我為什么說使用malloc/free來處理C++的自定義類型不合適,其實不止自定義類型,標準庫中凡是需要構造/析構的類型通通不合適。
而使用new來分配對象時:
intmain(){? ? A * ptr =newA;}
查看程序生成的匯編代碼可以發(fā)現(xiàn),A的默認構造函數(shù)被調(diào)用了:

6.對數(shù)組的處理
C++提供了new[]與delete[]來專門處理數(shù)組類型:
A * ptr =newA[10];//分配10個A對象
使用new[]分配的內(nèi)存必須使用delete[]進行釋放:
delete[] ptr;
new對數(shù)組的支持體現(xiàn)在它會分別調(diào)用構造函數(shù)函數(shù)初始化每一個數(shù)組元素,釋放對象時為每個對象調(diào)用析構函數(shù)。注意delete[]要與new[]配套使用,不然會找出數(shù)組對象部分釋放的現(xiàn)象,造成內(nèi)存泄漏。
至于malloc,它并知道你在這塊內(nèi)存上要放的數(shù)組還是啥別的東西,反正它就給你一塊原始的內(nèi)存,在給你個內(nèi)存的地址就完事。所以如果要動態(tài)分配一個數(shù)組的內(nèi)存,還需要我們手動自定數(shù)組的大小:
int* ptr = (int*)malloc(sizeof(int)*10);//分配一個10個int元素的數(shù)組
7.new與malloc是否可以相互調(diào)用
operator new /operator delete的實現(xiàn)可以基于malloc,而malloc的實現(xiàn)不可以去調(diào)用new。下面是編寫operator new /operator delete 的一種簡單方式,其他版本也與之類似:
void*operatornew(sieze_tsize){if(void* mem =malloc(size)returnmem;elsethrowbad_alloc();}voidoperatordelete(void*mem)noexcept{free(mem);}
8.是否可以被重載
opeartor new /operator delete可以被重載。標準庫是定義了operator new函數(shù)和operator delete函數(shù)的8個重載版本:
//這些版本可能拋出異常void*operatornew(size_t);void*operatornew[](size_t);void*operatordelete(void* )noexcept;void*operatordelete[](void*0)noexcept;//這些版本承諾不拋出異常void*operatornew(size_t,nothrow_t&)noexcept;void*operatornew[](size_t,nothrow_t& );void*operatordelete(void*,nothrow_t& )noexcept;void*operatordelete[](void*0,nothrow_t& )noexcept;
我們可以自定義上面函數(shù)版本中的任意一個,前提是自定義版本必須位于全局作用域或者類作用域中。太細節(jié)的東西不在這里講述,總之,我們知道我們有足夠的自由去重載operator new /operator delete ,以決定我們的new與delete如何為對象分配內(nèi)存,如何回收對象。
而malloc/free并不允許重載。
9. 能夠直觀地重新分配內(nèi)存
使用malloc分配的內(nèi)存后,如果在使用過程中發(fā)現(xiàn)內(nèi)存不足,可以使用realloc函數(shù)進行內(nèi)存重新分配實現(xiàn)內(nèi)存的擴充。realloc先判斷當前的指針所指內(nèi)存是否有足夠的連續(xù)空間,如果有,原地擴大可分配的內(nèi)存地址,并且返回原來的地址指針;如果空間不夠,先按照新指定的大小分配空間,將原有數(shù)據(jù)從頭到尾拷貝到新分配的內(nèi)存區(qū)域,而后釋放原來的內(nèi)存區(qū)域。
new沒有這樣直觀的配套設施來擴充內(nèi)存。
10. 客戶處理內(nèi)存分配不足
在operator new拋出異常以反映一個未獲得滿足的需求之前,它會先調(diào)用一個用戶指定的錯誤處理函數(shù),這就是new-handler。new_handler是一個指針類型:
namespacestd{typedefvoid(*new_handler)();}
指向了一個沒有參數(shù)沒有返回值的函數(shù),即為錯誤處理函數(shù)。為了指定錯誤處理函數(shù),客戶需要調(diào)用set_new_handler,這是一個聲明于的一個標準庫函數(shù):
namespacestd{new_handlerset_new_handler(new_handler p )throw();}
set_new_handler的參數(shù)為new_handler指針,指向了operator new 無法分配足夠內(nèi)存時該調(diào)用的函數(shù)。其返回值也是個指針,指向set_new_handler被調(diào)用前正在執(zhí)行(但馬上就要發(fā)生替換)的那個new_handler函數(shù)。
對于malloc,客戶并不能夠去編程決定內(nèi)存不足以分配時要干什么事,只能看著malloc返回NULL。
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總結(jié)
將上面所述的10點差別整理成表格:

malloc給你的就好像一塊原始的土地,你要種什么需要自己在土地上來播種
而new幫你劃好了田地的分塊(數(shù)組),幫你播了種(構造函數(shù)),還提供其他的設施給你使用:
當然,malloc并不是說比不上new,它們各自有適用的地方。