malloc/free 與 new/delete的區別與聯繫

本文是轉載自http://blog.sina.com.cn/s/blog_4d3a41f4010116ha.html

malloc與free是C++/C語言的標準庫函數,new/delete是C++的運算符。它們都可用於申請動態內存和釋放內存。下面來看他們的區別。


一、操作對象有所不同
malloc與free是C++/C語言的標準庫函數,new/delete是C++的運算符。對於非內部數據類型的對象而言,光用malloc/free無法滿足動態對象的要求。

對象在創建的同時要自動執行構造函數,對象消亡之前要自動執行析構函數。由於malloc/free是庫函數而不是運算符,不在編譯器控制權限之內,不能把執行構造函數和析構函數的任務強加於malloc/free。

運算符是語言自身的特性,它有固定的語義,而且編譯器也知道意味着什麼。就像 +-*/ 一樣,由編譯器解釋語義,生成相應的代碼。 庫函數是依賴於庫的,沒有庫就沒有它,也就是一定程度上獨立於語言的。理論上,編譯器不知道也不關心函數的作用,編譯器只保證編譯函數,以及調用該函數時參數和返回值符合語法,並生成相應 call 函數的代碼。但實際中一些高級點的編譯器,都會對標準庫自帶的一些函數進行特別處理。

二、在用法上也有所不同
函數malloc的原型如下:

void * malloc(size_t size);

用malloc 申請一塊長度爲length 的整數類型的內存,程序如下:

 

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

我們應當把注意力集中在兩個要素上:“類型轉換”和“sizeof”。

1、malloc返回值的類型是void *,所以在調用malloc時要顯示地進行類型轉換,將void * 轉換成所需要的指針類型。

2、mallo函數本身並不識別要申請的內存是什麼類型,它只關心內存的總字節數。

函數free的原型如下:
void free( void * memblock );

爲什麼free 函數不象malloc 函數那樣複雜呢?這是因爲指針p的類型以及它所指的內存的容量事先都是知道的,語句free(p)能正確地釋放內存。如果p是NULL指針,那麼free對p無論操作多少次都不會出問題。如果p不是NULL指針,那麼free對p連續操作兩次就會導致程序運行錯誤。

new/delete的使用要點

運算符new使用起來要比函數malloc簡單得多,例如

 


int *p1 = (int *)malloc(sizeof(int) * length);
 
int *p2 = new int[length];

這是因爲new 內置了sizeof、類型轉換和類型安全檢查功能。對於非內部數據類型的對象而言,new在創建動態對象的同時完成了初始化工作。如果對象有多個構造函數,那麼new的語句也可以有多種形式。

如果new創建對象數組,那麼只能使用對象的無參構造函數。例如:

 



  1. Obj *objects = 
    new Obj[100]; // 創建100 個動態對象 

不能寫成

Obj *objects = new Obj[100](1);// 創建100 個動態對象的同時賦初值1

在用delete 釋放對象數組時,留意不要丟了符號‘[]’。例如


delete []objects; // 正確的用法  
delete objects; // 錯誤的用法

後者相當於delete objects[0],漏掉了另外99 個對象。

1、new自動計算需要分配的空間,而malloc需要手工計算字節數

2、new是類型安全的,而malloc不是,比如:

 


int* p = new float[2]; // 編譯時指出錯誤  
int* p = malloc(2*sizeof(float)); // 編譯時無法指出錯誤

new operator 由兩步構成,分別是 operator new 和 construct

3、operator new對應於malloc,但operator new可以重載,可以自定義內存分配策略,甚至不做內存分配,甚至分配到非內存設別上。而malloc無能爲力

4、new將調用constructor,而malloc不能;delete將調用destructor,而free不能。
5、malloc/free要庫文件支持,new/delete不要。

本質區別
malloc/free是c/C++語言的標準庫函數,new/delete是C++的運算符。
對於用戶自定義的對象而言,用malloc/free無法滿足動態管理對象的要求。對象在創建的同時要自動執行構造函數,對象在消亡之前要自動執行析構函數。由於malloc/free是庫函數而不是運算符,不在編譯器控制權限之內,不能夠把執行構造函數和析構函數的任務強加於malloc/free。因此,C++需要一個能完成動態內存分配和初始化工作的運算符new,以及一個能完成清理與釋放內存工作的運算符delete。

class Obj
 
{  
public :
 
Obj( ) { cout << “Initialization” << endl; }  
~ Obj( ) { cout << “Destroy” << endl; }  
void Initialize( ) { cout << “Initialization” << endl; }
 
void Destroy( ) { cout << “Destroy” << endl; }
 
};  
void UseMallocFree( )
 
{  
Obj * a = (obj * ) malloc( sizeof ( obj ) ); // allocate memory   
a -> Initialize(); // initialization  
// …   
a -> Destroy(); // deconstruction   
free(a); // release memory  
}  
void UseNewDelete( void )
 
{  
Obj * a = new Obj;   
// …   
delete a;   
}

類Obj的函數Initialize實現了構造函數的功能,函數Destroy實現了析構函數的功能。函數UseMallocFree中,由於 malloc/free不能執行構造函數與析構函數,必須調用成員函數Initialize和Destroy來完成“構造”與“析構”。

所以我們不要用 malloc/free來完成動態對象的內存管理,應該用new/delete。由於內部數據類型的“對象”沒有構造與析構的過程,對它們而言 malloc/free和new/delete是等價的。

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既然new/delete的功能完全覆蓋了malloc /free,爲什麼C++還保留malloc/free呢?因爲C++程序經常要調用C函數,而C程序只能用malloc/free管理動態內存。如果用 free釋放“new創建的動態對象”,那麼該對象因無法執行析構函數而可能導致程序出錯。如果用delete釋放“malloc申請的動態內存”,理論上講程序不會出錯,但是該程序的可讀性很差。所以new/delete,malloc/free必須配對使用。

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