【C++】new和malloc的区别

C语言提供了malloc和free两个系统函数，完成对堆内存的申请和释放，malloc/free是库函数，需要头文件支持。而C++则提供了两个关键字new和delete，需要编译器支持。

1、new和delete

C++中，用new和delete动态创建数组或单个对象，new表达式返回指向该新创健对象的指针，可以通过指针访问此对象。

int *pi=new int;

这个new表达式在堆区中分配创建了一个整型对象，并返回此对象的地址，并用该地址初始化指针pi 。

动态创建的对象可以用初始化变量的方法初始化。

int *pi=new int(100); //指针pi所指向的对象初始化为100
string *ps=new string(10,’9’);//*ps 为“9999999999”

如果不提供显示初始化，对于类类型，用该类型的默认构造函数初始化；对于内置类型，无初始化。

int *pi=new int( );//初始化为0
int *pi=new int;//pi 指向一个没有初始化的int
string *ps=new string( );//初始化为空字符串 （对于提供了默认构造函数的类类型，没有必要对其对象进行值初始化）

撤销动态创建的对象，delete表达式释放指针指向的地址空间。

delete pi ;// 释放单个对象
delete [ ]pi;//释放数组

如果指针指向的不是new分配的内存地址，则使用delete是不合法的。

在delete之后，重设指针的值

delete p; //执行完该语句后，p变成了不确定的指针，在很多机器上，尽管p值没有明确定义，但仍然存放了它之前所指对象的地址，然后p所指向的内存已经被释放了，所以p不再有效。此时，该指针变成了悬垂指针（悬垂指针指向曾经存放对象的内存，但该对象已经不存在了）。悬垂指针往往导致程序错误，而且很难检测出来。

一旦删除了指针所指的对象，立即将指针置为0，这样就非常清楚的指明指针不再指向任何对象。（零值指针：int *ip=0;）

区分零值指针和NULL指针

零值指针，是值是0的指针，可以是任何一种指针类型，可以是通用变体类型void*也可以是char*，int*等等。

空指针，其实空指针只是一种编程概念，就如一个容器可能有空和非空两种基本状态，而在非空时可能里面存储了一个数值是0，因此空指针是人为认为的指针不提供任何地址讯息。

 

2.malloc和free

malloc的全称是memory allocation，中文叫动态内存分配，用于申请一块连续的指定大小的内存块区域以void*类型返回分配的内存区域地址，当无法知道内存具体位置的时候，想要绑定真正的内存空间，就需要用到动态的分配内存，且分配的大小就是程序要求的大小。

其作用是在内存的动态存储区中分配一个长度为size的连续空间。此函数的返回值是分配区域的起始地址，或者说，此函数是一个指针型函数，返回的指针指向该分配域的开头位置。

如果分配成功则返回指向被分配内存的指针(此存储区中的初始值不确定)，否则返回空指针NULL。当内存不再使用时，应使用free()函数将内存块释放。

free函数能释放某个动态分配的地址，表明不再使用这块动态分配的内存了，实现把之前动态申请的内存返还给系统。

从本质上来说，malloc（Linux上具体实现可以参考man malloc，glibc通过brk()&mmap()实现）是libc里面实现的一个函数，如果在source code中没有直接或者间接include过stdlib.h，那么gcc就会报出error：‘malloc’ was not declared in this scope。如果生成了目标文件（假定动态链接malloc），如果运行平台上没有libc（Linux平台，手动指定LD_LIBRARY_PATH到一个空目录即可），或者libc中没有malloc函数，那么会在运行时（Run-time）出错。

malloc 只管分配内存，并不能对所得的内存进行初始化，所以得到的一片新内存中，其值将是随机的。

 

3.new和malloc的区别

（1）malloc与free是C++/C语言的标准库函数，new/delete是C++的运算符。

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。

（2）new内存分配失败时，会抛出bac_alloc异常，它不会返回NULL；malloc分配内存失败时返回NULL。

（3）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。

new 返回指定类型的指针，并且可以自动计算所需要大小。 　　

//比如：

int *p; 　　

p = new int; //返回类型为int* 类型(整数型指针)，分配大小为 sizeof(int); 　　

//或： 　　

int* parr; 　　

parr = new int [100]; //返回类型为 int* 类型(整数型指针)，分配大小为 sizeof(int) * 100;

而 malloc 则必须要由我们计算字节数，并且在返回后强行转换为实际类型的指针。 　　

int* p; 　　

p = (int *) malloc (sizeof(int)*128);//分配128个（可根据实际需要替换该数值）整型存储单元，并将这128个连续的整型存储单元的首地址存储到指针变量p中  

double *pd=(double *) malloc (sizeof(double)*12);//分配12个double型存储单元，并将首地址存储到指针变量pd中3

malloc 只管分配内存，并不能对所得的内存进行初始化，所以得到的一片新内存中，其值将是随机的。除了分配及最后释放的方法不一样以外，通过malloc或new得到指针，在其它操作上保持一致。

（4） 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。

（5）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。

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。

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。

（6） C++允许重载new/delete操作符，malloc不允许重载。

（7） 内存泄漏对于new和malloc都能检测出来，而new可以指明是哪个文件的哪一行，malloc则不可以。