new/delete与malloc/free的区别

new/delete与malloc/free的区别

参考：

https://blog.csdn.net/u013485792/article/details/51329541

https://www.cnblogs.com/lyl-312/p/5528892.html

http://www.cnblogs.com/QG-whz/p/5140930.html

https://blog.csdn.net/gukesdo/article/details/7506155

　　本文在写作中参考了上述文章，特此感谢！

【导语】

之前对new和delete，malloc和free这两对组合只有个简单的了解，知道必须配合使用来对内存进行控制。近期在工作中用到了malloc和free，结果出现各种内存问题，解决了好久，记录一下当做回顾。

1   C++内存简介

1.1     内存分区

　　在C++中内存分为5个区，分别是堆、栈、自由存储区、全局/静态存储区和常量存储区。

　　堆：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。

　　栈：在执行函数时，函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建，函数执行结束时这些存储单元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中，效率很高，但是分配的内存容量有限。

　　自由存储区：自由存储区是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，该内存即为自由存储区。（new操作符从自由存储区上为对象动态分配内存空间）

　　全局/静态存储区：这块内存是在程序编译的时候就已经分配好的，在程序整个运行期间都存在。例如全局变量，静态变量。

　　常量存储区：这是一块比较特殊的存储区，他们里面存放的是常量(const)，不允许修改。

1.2     自由存储区

　　那么自由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。自由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！定位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 * operator 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。

所以有的文章简单的将new delete，malloc  free 理解为都是从堆中获取内存。下文中也是以此进行描述，知道基本原理即可。

　　另外基于此，有的文章将C++内存的五个区划分为：堆、栈、全局/静态存储区、常量存储区和程序代码区。

　　程序代码区：存放程序的二进制代码。

2   new，delete和malloc free的区别

　　Ps:关于new和malloc之间的区别请参考下面这篇博客，里面讲解的很详细。

　　http://www.cnblogs.com/QG-whz/p/5140930.html

　　本文下面从自己的角度简单描述一下。

2.1     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：

　　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。

　　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。

　　第三部：对象构造完成后，返回一个指向该对象的指针。

使用delete操作符来释放对象内存时会经历两个步骤：

　　第一步：调用对象的析构函数。

　　第二步：编译器调用operator 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，malloc只是简单的分配一块内存给用户使用。

2.2     delete和free的区别

　　首先free对应的是malloc；delete对应的是new；free用来释放malloc出来动态内存，delete用来释放new出来的动态内存空间。

　　new/delete是C++的操作符，而malloc/free是C中的函数。

应用的区别为：

　　1. 数组的时候int *p=(int*)malloc(10*sizeof(int)) 释放的时候 free(p)即可；这是因为编译器对malloc做了一些特殊的处理，以保证可以正确释放内存。

　　　而当int *p=new int[10]释放的时候应为delete []p，注意[]的作用说明释放的是一个数组的内存，如果delete p则只是释放的p[0]，其余9个int的内存没有释放；这是因为当指明为[]的时候，编译器实际上是做了一个循环来释放这个数组的所有内存。

　　2. 在类和对象的时候会有很大区别。在使用malloc和free来处理动态内存的时候，仅仅是释放了这个对象所占的内存，而不会调用这个对象的析构函数；使用new和delete就可以既释放对象的内存的同时，调用这个对象的析构函数。

共同之处：

　　它们都是只把指针所指向的内存释放掉了，并没有把指针本身干掉。在free和delete之后，都需要把指向清理内存的指针置为空，即p=NULL，否则指针指向的内存空间虽然释放了，但是指针p的值还是记录的那块地址，该地址对应的内存是垃圾，p就成了“野指针”。

　　即free和delete之后，是把从堆中获取的内存释放，这部分内存现在可以分配给其它使用。但是栈中的指针本身依然存在，并仍然指向该部分内存。如果不把指针设置为NULL。后面仍然去调用该指针，可以获得这部分内存中的值。但是这部分内存中的值是不确定的，有可能已经被其它程序调用，即“野指针”。如果只是单纯的把指针设置为NULL，没有调用free和delete会导致内存泄露。即从指针判断的话，已经无法访问内存。但是由于没有调用free和delete，导致系统以为这部分内存依然在使用，程序执行过程中无法分配给其它部分，导致内存浪费。

　　如果程序较长，我们通常在使用一个指针前会检查p！=NULL，这样就起不到作用了。此时如果再释放p指向的空间，编译器就会报错，因为释放一个已经被释放过的空间是不合法的。而将其置为NULL之后再重复释放就不会产生问题，因为delete一个0指针是安全的。

在这里关于指针和动态申请的内存空间总结如下：

　　1. 指针消亡了，并不表示它指示的动态内存会自动释放；

　　2. 动态内存释放掉了，如果这个内存是一个动态对象，则并不表示一定会调用这个对象的析构函数；

　　    动态内存释放掉了，并且调用了析构函数，并不表示指针会消亡或者自动变成了NULL。