malloc free與new delete的區別和聯絡

pengfoo發表於2012-02-24
 

用malloc函式需要指定記憶體分配的位元組數並且不能初始化物件,new 會自動呼叫物件的建構函式。delete 會呼叫物件的destructor,而free 不會呼叫物件的destructor.來看本文的具體介紹。

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mallocfree是C++/C語言的標準庫函式,new/delete是C++的運算子。它們都可用於申請動態記憶體和釋放記憶體。下面來看他們的區別。

一、操作物件有所不同。

malloc 與free是C++/C 語言的標準庫函式,new/delete 是C++的運算子。對於非內部資料類的物件而言,光用maloc/free 無法滿足動態物件的要求。

物件在建立的同時要自動執行建構函式,物件消亡之前要自動執行解構函式。由於malloc/free 是庫函式而不是運算子,不在編譯器控制許可權之內,不能夠把執行建構函式和解構函式的任務強加malloc/free。

二、在用法上也有所不同。

函式malloc 的原型如下:

  1. void * malloc(size_t size); 

用malloc 申請一塊長度為length 的整數型別的記憶體,程式如下:

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

我們應當把注意力集中在兩個要素上:“型別轉換”和“sizeof”。

1、malloc 返回值的型別是void *,所以在呼叫malloc 時要顯式地進行型別轉換,將void * 轉換成所需要的指標型別。

2、malloc 函式本身並不識別要申請的記憶體是什麼型別,它只關心記憶體的總位元組數。

函式free 的原型如下:

  1. void free( void * memblock ); 

為什麼free 函式不象malloc 函式那樣複雜呢?這是因為指標p 的型別以及它所指的記憶體的容量事先都是知道的,語句free(p)能正確地釋放記憶體。如果p 是NULL 指標,那麼free對p 無論操作多少次都不會出問題。如果p 不是NULL 指標,那麼free 對p連續操作兩次就會導致程式執行錯誤。

new/delete 的使用要點

運算子new 使用起來要比函式malloc 簡單得多,例如:

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

這是因為new 內建了sizeof、型別轉換和型別安全檢查功能。對於非內部資料型別的物件而言,new 在建立動態物件的同時完成了初始化工作。如果物件有多個建構函式,那麼new 的語句也可以有多種形式。

如果用new 建立物件陣列,那麼只能使用物件的無引數建構函式。例如

  1. Obj *objects = new Obj[100]; // 建立100 個動態物件 

不能寫成

  1. Obj *objects = new Obj[100](1);// 建立100 個動態物件的同時賦初值1 

在用delete 釋放物件陣列時,留意不要丟了符號‘[]’。例如

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

後者相當於delete objects[0],漏掉了另外99 個物件。

1 new自動計算需要分配的空間,而malloc需要手工計算位元組數

2 new是型別安全的,而malloc不是,比如:

  1. int* p = new float[2]; // 編譯時指出錯誤  
  2. 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可以過載,可以自定義記憶體分配策略,甚至不做記憶體分配,甚至分配到非記憶體裝置上。而malloc無能為力

4 new將呼叫constructor,而malloc不能;delete將呼叫destructor,而free不能。

5 malloc/free要庫檔案支援,new/delete則不要。

本質區別

malloc/free是C/C++語言的標準庫函式,new/delete是C++的運算子。

對於使用者自定義的物件而言,用maloc/free無法滿足動態管理物件的要求。物件在建立的同時要自動執行建構函式,物件在消亡之前要自動執行解構函式。由於malloc/free是庫函式而不是運算子,不在編譯器控制許可權之內,不能夠把執行建構函式和解構函式的任務強加於malloc/free。因此 C++需要一個能完成動態記憶體分配和初始化工作的運算子new,以及一個能完成清理與釋放記憶體工作的運算子delete。

  1. class Obj  
  2. {  
  3. public :  
  4. Obj( ) { cout << “Initialization” << endl; }  
  5. ~ Obj( ) { cout << “Destroy” << endl; }  
  6. void Initialize( ) { cout << “Initialization” << endl; }  
  7. void Destroy( ) { cout << “Destroy” << endl; }  
  8. };  
  9. void UseMallocFree( )  
  10. {  
  11. Obj * a = (obj * ) malloc( sizeof ( obj ) ); // allocate memory   
  12. a -> Initialize(); // initialization  
  13. // …   
  14. a -> Destroy(); // deconstruction   
  15. free(a); // release memory  
  16. }  
  17. void UseNewDelete( void )  
  18. {  
  19. Obj * a = new Obj;   
  20. // …   
  21. delete a;   

類Obj的函式Initialize實現了建構函式的功能,函式Destroy實現了解構函式的功能。函式UseMallocFree中,由於 malloc/free不能執行建構函式與解構函式,必須呼叫成員函式Initialize和Destroy來完成“構造”與“析構”。

所以我們不要用 malloc/free來完成動態物件的記憶體管理,應該用new/delete。由於內部資料型別的“物件”沒有構造與析構的過程,對它們而言 malloc/free和new/delete是等價的。

聯絡

既然new/delete的功能完全覆蓋了malloc /free,為什麼C++還保留malloc/free呢?因為C++程式經常要呼叫C函式,而C程式只能用malloc/free管理動態記憶體。如果用 free釋放“new建立的動態物件”,那麼該物件因無法執行解構函式而可能導致程式出錯。如果用delete釋放“malloc申請的動態記憶體”,理論上講程式不會出錯,但是該程式的可讀性很差。所以new/delete,malloc/free必須配對使用。

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