1.C语言的malloc/realloc/calloc/free
void test()
{
int* p1 = (int*)malloc(sizeof(int)*4);
int* p2 = (int*)calloc(4,sizeof(int));
int* p3 = (int*)realloc(p1,sizeof(int)*10);
free(p2);
p2 = NULL;
free(p3);
p3 = NULL;
}
在C语言中,我们可以通过malloc、calloc、realloc、free来实现内存管理,在C++中,虽然这些方式可以继续使用,但是存在许多不方便之处,因此C++提出了属于自己的内存管理的方式:
通过new和delete操作符进行动态内存管理。
2.new/delete操作内置类型
void Test()
{
//动态申请一个int类型的空间
int* p1 = new int;
//动态申请一个int类型的空间并初始化为1
int* p2 = new int(1);
//动态申请10个类型为int的空间
int* p3 = new int[10];
delete p1;
delete p2;
delete[] p3;
}
这是C++中动态内存管理的方式。但是我们要注意:对于p3,我们申请了10个int类型的空间,最后delete的时候,要在delete后面加上[ ] ,对应的格式需要匹配正确,否则部分场景会出现错误。
那么此时就有同学要问了,感觉是简单了一点,但感觉和C语言差不多呢?对于内置类型,这两种方式确实差不了多少,但是如果我们要对一个自定义类型进行内存管理呢?如果对于自定义类型,那么new/delete肯定是更方便的,因为在C++中,new/delete会分别调用自定义类型中的构造函数和析构函数,但是malloc和free不会。
3.operator new 与 operator delete函数
new和delete是用户进行动态内存申请和释放的操作符,operator new和operator delete是系统提供的全局函数,new在底层调用operator new全局函数来申请空间,delete在底层通过operator delete全局函数来释放空间。
/*
operator new:该函数实际通过malloc来申请空间,当malloc申请空间成功时直接返回;申请空间
失败,尝试执行空间不足应对措施,如果改应对措施用户设置了,则继续申请,否则抛异常
*/
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
// 如果申请内存失败了,这里会抛出bad_alloc 类型异常
static const std::bad_alloc nomem;
_RAISE(nomem);
}
return (p);
}
/*
operator delete: 该函数最终是通过free来释放空间的
*/
void operator delete(void *pUserData)
{
_CrtMemBlockHeader * pHead;
RTCCALLBACK(_RTC_Free_hook, (pUserData, 0));
if (pUserData == NULL)
return;
_mlock(_HEAP_LOCK); /* block other threads */
__TRY
/* get a pointer to memory block header */
pHead = pHdr(pUserData);
/* verify block type */
_ASSERTE(_BLOCK_TYPE_IS_VALID(pHead->nBlockUse));
_free_dbg( pUserData, pHead->nBlockUse );
__FINALLY
_munlock(_HEAP_LOCK); /* release other threads */
__END_TRY_FINALLY
return;
}
/*
free的实现
*/
#define free(p) _free_dbg(p,_NORMAL_BLOCK)
以上两个全局函数我们也不需要了解太多,我们只是通过上面的两个函数得知,operator new实际是通过malloc来申请空间,如果malloc申请空间成功就直接返回,否则执行用户提供的空间不足应对措施,如果用户提供该措施就继续申请,否则就抛异常。operator delete 最终是通过free来释放空间的。
4.new和delete的实现原理
4.1内置类型
如果申请的是内置类型的空间,new/malloc、delete/free基本类似,不同的地方是:new/delete申请和释放的是单个元素的空间,new[ ]和delete[ ]申请和释放的是连续空间,而且new在申请空间失败时会抛异常,malloc会返回NULL。
4.2自定义类型
new的原理:
1.调用的时operator new 函数申请空间。
2.在申请空间上执行构造函数,完成对象的构造。
delete的原理:
1.在空间上执行析构函数,完成对象中资源的清理工作
2.调用operator delete函数释放对象空间。
注意:new先开空间再构造,而delete是先析构再释放空间。
new T[N]的原理:
1.调用operator new[ ]函数,在operator new[ ]中实际调用operator new 函数完成N个对象空间的申请。
2.在申请的空间上执行N次构造函数。
delete[ ]的原理:
1.在释放的对象空间上执行N次析构函数,完成对N个对象中资源的清理。
2.调用operator delete[ ]释放空间,实际在operator delete[ ]中调用operator delete来释放空间。
5.malloc/free和new/delete的区别
共同点:都是从堆上申请空间,并且需要用户手动释放。不同的地方是:
- malloc/free是函数,new/delete是操作符。
- malloc申请空间不会初始化,new可以初始化。
- malloc申请空间时,需要手动计算空间大小并传递,new只需要在其后跟上空间的类型即可。
- malloc的返回值为void*,在使用时必须强制类型转换,new不需要。
- malloc申请空间失败时,返回值NULL,因此使用时必须判空,new不需要,但是new需要捕获异常。
- 申请自定义类型对象,malloc/free只会开辟(释放)空间,不会调用构造(析构)函数,而new在申请空间后会调用构造函数完成对象的初始化,delete在释放空间前会调用析构函数完成对象中资源的清理释放。
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