深入理解C++中的new/delete和malloc/free动态内存管理

malloc/free和new/delete的区别

• malloc/free是C/C++标准库的函数；new/delete是C++操作符。
• malloc/free只是动态分配内存空间/释放空间；new/delete除了分配空间还会调用构造函数和析构函数进行初始化与清理资源。
• malloc/free需要手动计算类型大小且返回值类型为void*；new/delete可自动计算类型的大小，返回对应类型的指针。
• malloc/free管理内存失败会返回0；new/delete等的方式管理内存失败会抛出异常。

在C++ Primer书中有提到说： new/delete的表达式与标准库函数同名了，所以系统并没有重载new或delete表达式。new/delete真正的实现其实是依赖下面这几个内存管理接口的。

void *operator new(size_t);     //allocate an object
void *operator delete(void *);    //free an object

void *operator new[](size_t);     //allocate an array
void *operator delete[](void *);    //free an array

malloc/free和new/delete的底层实现

new的底层实现

// new.cpp
#include <cstdlib>
#include <new>

_C_LIB_DECL
int __cdecl _callnewh(size_t size) _THROW1(_STD bad_alloc);
_END_C_LIB_DECL

void *__CRTDECL operator new(size_t size) _THROW1(_STD bad_alloc)
        {       // try to allocate size bytes
        void *p;
        while ((p = malloc(size)) == 0)
                if (_callnewh(size) == 0)
                {       // report no memory
                        _THROW_NCEE(_XSTD bad_alloc, );
                }

        return (p);
        }

delete的底层实现

#include <cruntime.h>
#include <malloc.h>
#include <new.h>
#include <windows.h>
#include <rtcsup.h>

void operator delete( void * p )
{
    RTCCALLBACK(_RTC_Free_hook, (p, 0));

    free( p );
}

new[]的底层实现

#include <new>

void *__CRTDECL operator new[](size_t count) _THROW1(std::bad_alloc)
	{	// try to allocate count bytes for an array
	return (operator new(count));
	}

delete[]的底层实现

#ifdef CRTDLL
#undef CRTDLL
#endif

#ifdef MRTDLL
#undef MRTDLL
#endif

#define _USE_ANSI_CPP // suppress defaultlib directive for Std C++ Lib
#include <new>

extern void __CRTDECL operator delete[](void *ptr) _THROW0();

void __CRTDECL operator delete[](void *ptr,
	const std::nothrow_t&) _THROW0()
	{	// free an allocated object
	operator delete[](ptr);
	}

malloc/free和new/delete的执行过程

new的执行过程

new(int size) --> operator new() --> malloc() --> constructor function --> return ptr

delete的执行过程

delete ptr --> destructor function --> operator delete() --> free

new[]的执行过程

new[count] --> operator new[]() --> operator new() --> malloc() --> constructor function --> return ptr

delete[]的执行过程

delete[] ptr --> destructor function --> operator delete[]() --> operator delete() --> free

• 依次调用指针指向对象数组中每个对象的析构函数
• 调用operator delete[]()，operator delete[]()再调用operator delete
• 底层用free执行operator delete表达式，依次释放内存
• operator delete[]()数组的个数存放在指针的前4位

参考

https://www.cnblogs.com/tp-16b/p/8684298.html