【C++】C++ new和malloc到底哪里不一样

作者：李春港

出处：https://www.cnblogs.com/lcgbk/p/14118782.html

目录

• 一、前言
• 二、new和malloc两者的区别
  • 2.1 属性的区别
  • 2.2 使用上的区别
  • 2.3 内存位置的区别
  • 2.4 返回类型的区别
  • 2.5 分配失败情况的区别
  • 2.6 定义对象系统调度过程的区别
  • 2.7 扩张内存大小的区别
• 三、总结

一、前言

new和malloc的知识点，作为一个C++工程师是必须要了解清楚的，在面试中该知识点也是经常会被询问到的。所以在此文章，总结下new和malloc的区别到底在哪里。

二、new和malloc两者的区别

2.1 属性的区别

• new/delete：这两个是C++中的关键字，若要使用，需要编译器支持；
• malloc/free：这两个是库函数，若要使用则需要引入相应的头文件才可以正常使用。

2.2 使用上的区别

• malloc：申请空间需要显式填入申请内存的大小；
• new：无需显式填入申请的内存大小，new会根据new的类型分配内存。

实例：

/** malloc/free用例 **/
int  *ma  = (int*) malloc(4)；
free(ma)；

/** new/delete用例 **/
int *ne = new int(0);

2.3 内存位置的区别

• new：此操作符分配的内存空间是在自由存储区；
• malloc：申请的内存是在堆空间。

C/C++的内存通常分为：堆、栈、自由存储区、全局/静态存储区、常量存储区。可能除了自由存储区，其他的内存分布大家应该都比较熟悉。

堆 是C语言和操作系统的术语，堆是操作系统所维护的一块特殊内存，它提供了动态分配的功能，当运行程序调用malloc()时就会从中分配，调用free()归还内存。那什么是自由存储区呢？

自由存储区 是C++中动态分配和释放对象的一个概念，通过new分配的内存区域可以称为自由存储区，通过delete释放归还内存。自由存储区可以是堆、全局/静态存储区等，具体是在哪个区，主要还是要看new的实现以及C++编译器默认new申请的内存是在哪里。但是基本上，很多C++编译器默认使用堆来实现自由存储，运算符new和delete内部默认是使用malloc和free的方式来被实现，说它在堆上也对，说它在自由存储区上也正确。因为在C++中new和delete符号是可以重载的，我们可以重新实现new的实现代码，可以让其分配的内存位置在静态存储区等。而malloc和free是C里的库函数，无法对其进行重载。

2.4 返回类型的区别

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。所以在C++程序中使用new会比malloc安全可靠。

2.5 分配失败情况的区别

malloc分配内存失败时返回NULL，我们可以通过判断返回值可以得知是否分配成功；

new内存分配失败时，会抛出bac_alloc异常，它不会返回NULL，分配失败时如果不捕捉异常，那么程序就会异常退出，我们可以通过异常捕捉的方式获取该异常，具体C++异常捕捉和处理的使用可以通过我往期【C++】 C++异常捕捉和处理的文章了解：https://www.cnblogs.com/lcgbk/p/13858425.html。

2.6 定义对象系统调度过程的区别

使用new操作符来分配对象内存时会经历三个步骤：

1. 调用operator new 函数（对于数组是operator new[]）分配一块足够的内存空间（通常底层默认使用malloc实现，除非程序员重载new符号）以便存储特定类型的对象；
2. 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. 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：

1. 调用对象的析构函数。
2. 编译器调用operator delete(或operator delete[])函数释放内存空间（通常底层默认使用free实现，除非程序员重载delete符号）。

自己可以通过实例去验证下，此处就不展开例程了。

2.7 扩张内存大小的区别

• malloc：使用malloc分配内存后，发现内存不够用，那我们可以通过realloc函数来扩张内存大小，realloc会先判断当前申请的内存后面是否还有足够的内存空间进行扩张，如果有足够的空间，那么就会往后面继续申请空间，并返回原来的地址指针；否则realloc会在另外有足够大小的内存申请一块空间，并将当前内存空间里的内容拷贝到新的内存空间里，最后返回新的地址指针。
• new：new没有扩张内存的机制。

三、总结

特征	new/delete	malloc/free
分配内存的位置	自由存储区	堆
内存分配失败	抛出异常	返回NULL
分配内存的大小	编译器根据类型计算得出	显式指定字节数
处理数组	有处理数组的new版本new[]	需要用户计算数组的大小后进行内存分配
已分配内存的扩张	不支持	使用realloc完成
分配内存时内存不足	可以指定处理函数或重新制定分配器	无法通过用户代码进行处理
是否可以重载	可以	不可以
构造函数与析构函数	调用	不调用