浅谈new/delete和malloc/free的用法与区别

　　每个程序在执行时都会占用一块可用的内存空间，用于存放动态分配的对象，此内存空间称为自由存储区或堆。

一.new和delete用法

　　如下几行代码：

int *pi=new int;

int *pi=new int();

int *pi=new int();

　　第一行这个new表达式在自由存储区中分配创建了一个整形对象，并返回一个指向该对象的地址来初始化指针pi。第二行同一行，只是对指针pi指向的地址的值进行了初始化为0。第三行初始化为1024。

　　当动态创建的对象用完后必须释放内存，避免造成内存泄漏，可以用delete来完成，new和delete是成对使用的，如下命令释放pi指向的int型对象所占用的内存空间：

delete pi;

　　此时·pi尽管没有定义，但仍然存放了它所指向对象的地址，然而pi所指向的内存已经被释放，因此pi不再有效。建议一旦删除指针所指向的对象，立即将指针置为0，这样就清楚的表明指针不再指向任何对象。　

p=NULL;

　　值得注意的是当执行下列表达式：

int pi=&i;

delete pi;

　　编译器一般不会报错，因为编译器通常不能断定一个指针指向什么类型的对象，所以尽管这个语句是错误的，但在大多数编译器上仍然能通过。

　　C++中允许动态创建const对象：

const int  *pi=new const int();

　　动态创建的const对象必须进行初始化，并且进行初始化后的值不能再改变。

　　当创建一个动态数组对象和进行内存释放时，执行以下语句：

int *pi=new int[];               //指针pi所指向的数组未初始化

int *pi=new int[n];             //指针pi指向长度为n的数组，未初始化

int *pi=new int[]();            //指针pi所指向的地址初始化为0

delete [] pi;                   //回收pi所指向的数组

二.malloc和free的用法

　　两个函数的原型如下，他们都在头文件stdlib.h中声明。

void *malloc(size_t size);

void free(void *pointer);

　　示例代码如下：

int *p=(int *)malloc();                   //指向整型的指针p指向一个大小为100字节的内存的地址

int *p=(int *)malloc(*sizeof(int)); //指向整型的指针p指向一个25个int整型空间的地址

　　因为malloc()函数的返回值类型为void *，所以需要在函数前面进行相应的强制类型转换。当int占4个字节内存时，上述的两个语句代码获得的内存空间大小是相同的。分配内存后必须验证内存是否分配成功，完成后用free()释放内存，完整语句如下。

int *p=(int *)malloc(int);

if(pi==NULL)

    printf("Out of memory!\n");

free (p);

另外还有两个分配内存的函数：calloc和realloc，他们的原型如下：

void *calloc(size_t num_elements,size_t element_size);

void realloc(void *tr , size_t new_size);

　　malloc和calloc间的主要区别在于后者在返回指向内存的指针之前把它初始化为0。另一个区别是calloc的参数包括所需的元素的数量和每个元素的字节数。

　　realloc函数用于修改一个原先已经分配的内存块的大小。可以使一块内存扩大或缩小，如果扩大内存，则原来的内存块保持不变，在内存尾部增加新的内存块，切不进行初始化。如果缩小内存，则原来内存块从尾部进行删减。如果原先的内存块无法扩充，则新开辟一块内存，并复制原先的内存的内容，原先内存块失效无法再进行访问。

三.new和malloc的区别

a.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c。

b.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。

c.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。

e. 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。

f.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。

g.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。

h.内存区域

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

PS:

在C++中，内存区分为5个区，分别是堆、栈、自由存储区、全局/静态存储区、常量存储区；

在C中，C内存区分为堆、栈、全局/静态存储区、常量存储区；

参考资料

《C和指针》,Kenneth A.Reek，人民邮电出版社

《C++ PRIMER》Stanley B.Lippman等，人民邮电出版社