C++ new/delete、malloc/free

http://www.cnblogs.com/growup/archive/2011/06/27/2091101.html

http://blog.csdn.net/passion_wu128/article/details/38966581

new和delete最终调用malloc和free。

1.malloc与free是C++/C语言的标准库函数，new/delete是C++的运算符。它们都可用于申请动态内存和释放内存

2.对于非内部数据类型的对象而言，光用maloc/free无法满足动态对象的要求。对象在创建的同时要自动执行构造函数，对象在消亡之前要自动执行析构函数。由malloc/free是库函数而不是运算符，不在编译器控制权限之内，不能够把执行构造函数和析构函数的任务强加于malloc/free。

3.因此C++语言需要一个能完成动态内存分配和初始化工作的运算符new，以一个能完成清理与释放内存工作的运算符delete。注意new/delete不是库函数。 
4.C++程序经常要调用C函数，而C程序只能用malloc/free管理动态内存。 
5.new可以认为是malloc加构造函数的执行。new出来的指针是直接带类型信息的。而malloc返回的都是void*指针。

new delete在实现上其实调用了malloc,free函数

6.new建立的对象你可以把它当成一个普通的对象,用成员函数访问,不要直接访问它的地址空间;malloc分配的是一块内存区域,就用指针访问好了,而且还可以在里面移动指针.

7.new 建立的是一个对象；alloc分配的是一块内存.

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相同点：都可用于申请动态内存和释放内存

不同点： 
(1)操作对象有所不同。 
malloc与free是C++/C 语言的标准库函数，new/delete 是C++的运算符。对于非内部数据类的对象而言，光用maloc/free 无法满足动态对象的要求。对象在创建的同时要自动执行构造函数， 对象消亡之前要自动执行析构函数。由于malloc/free 是库函数而不是运算符，不在编译器控制权限之内，不能够把执行构造函数和析构函数的任务强加malloc/free。

(2)在用法上也有所不同。 
函数malloc 的原型如下： 
void * malloc(size_t size); 
用malloc 申请一块长度为length 的整数类型的内存，程序如下： 
int *p = (int *) malloc(sizeof(int) * length); 
我们应当把注意力集中在两个要素上：“类型转换”和“sizeof”。 
malloc 返回值的类型是void *，所以在调用malloc 时要显式地进行类型转换，将void * 转换成所需要的指针类型。 
malloc 函数本身并不识别要申请的内存是什么类型，它只关心内存的总字节数。

函数free 的原型如下： 
void free( void * memblock ); 
为什么free 函数不象malloc 函数那样复杂呢？这是因为指针p 的类型以及它所指的内存的容量事先都是知道的，语句free(p)能正确地释放内存。如果p 是NULL 指针，那么free

对p 无论操作多少次都不会出问题。如果p 不是NULL 指针，那么free 对p连续操作两次就会导致程序运行错误。

new/delete 的使用要点 
运算符new 使用起来要比函数malloc 简单得多，例如： 
int *p1 = (int *)malloc(sizeof(int) * length); 
int *p2 = new int[length]; 
这是因为new 内置了sizeof、类型转换和类型安全检查功能。对于非内部数据类型的对象而言，new 在创建动态对象的同时完成了初始化工作。如果对象有多个构造函数，那么new 的语句也可以有多种形式。

如果用new 创建对象数组，那么只能使用对象的无参数构造函数。例如 
Obj *objects = new Obj[100]; // 创建100 个动态对象 
不能写成 
Obj *objects = new Obj[100](1);// 创建100 个动态对象的同时赋初值1 
在用delete 释放对象数组时，留意不要丢了符号‘[]’。例如 
delete []objects; // 正确的用法 
delete objects; // 错误的用法 
后者相当于delete objects[0]，漏掉了另外99 个对象。

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1  new自动计算需要分配的空间，而malloc需要手工计算字节数 
2  new是类型安全的，而malloc不是，比如： 
int* p = new float[2]; // 编译时指出错误 
int* p = malloc(2*sizeof(float)); // 编译时无法指出错误 
new operator 由两步构成，分别是 operator new 和 construct 
3  operator new对应于malloc，但operator new可以重载，可以自定义内存分配策略，甚至不做内存分配，甚至分配到非内存设备上。而malloc无能为力 
4  new将调用constructor，而malloc不能；delete将调用destructor，而free不能。 
5  malloc/free要库文件支持，new/delete则不要。

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new

new操作针对数据类型的处理，分为两种情况：

1，简单数据类型（包括基本数据类型和不需要构造函数的类型）

代码实例：

int* p = new int;

汇编码如下：

int* p = new int;
00E54C44  push        4  
00E54C46  call        operator new (0E51384h)  
00E54C4B  add         esp,4

分析：传入4byte的参数后调用operator new。其源码如下：

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);
        }

分析：调用malloc失败后会调用_callnewh。如果_callnewh返回0则抛出bac_alloc异常，返回非零则继续分配内存。

这个_callnewh是什么呢？它是一个new handler，通俗来讲就是new失败的时候调用的回调函数。可以通过_set_new_handler来设置。下面举个实例：

#include <stdio.h>
#include <new.h>
int MyNewHandler(size_t size)
{
	printf("Allocation failed.Try again");
	return 1;		//continue to allocate
	//return 0;		//stop allocating,throw bad_alloc
}
void main()
{
	// Set the failure handler for new to be MyNewHandler.
	_set_new_handler(MyNewHandler);

	while (1)
	{
		int* p = new int[10000000];
	}
}

在new基本数据类型的时候还可以指定初始化值，比如：

int* p = new int(4);

总结：

• 简单类型直接调用operator new分配内存；

• 可以通过new_handler来处理new失败的情况；

• new分配失败的时候不像malloc那样返回NULL，它直接抛出异常。要判断是否分配成功应该用异常捕获的机制；

2，复杂数据类型（需要由构造函数初始化对象）

代码实例：

class Object
{
public:
	Object()
	{
		_val = 1;
	}

	~Object()
	{
	}
private:
	int _val;
};

void main()
{
	Object* p = new Object();
}

汇编码如下：

Object* p = new Object();
00AD7EDD  push        4  
00AD7EDF  call        operator new (0AD1384h)  
00AD7EE4  add         esp,4  
00AD7EE7  mov         dword ptr [ebp-0E0h],eax  
00AD7EED  mov         dword ptr [ebp-4],0  
00AD7EF4  cmp         dword ptr [ebp-0E0h],0  
00AD7EFB  je          main+70h (0AD7F10h)  
00AD7EFD  mov         ecx,dword ptr [ebp-0E0h]  
00AD7F03  call        Object::Object (0AD1433h)        //在new的地址上调用构造函数
00AD7F08  mov         dword ptr [ebp-0F4h],eax  
00AD7F0E  jmp         main+7Ah (0AD7F1Ah)  
00AD7F10  mov         dword ptr [ebp-0F4h],0  
00AD7F1A  mov         eax,dword ptr [ebp-0F4h]  
00AD7F20  mov         dword ptr [ebp-0ECh],eax  
00AD7F26  mov         dword ptr [ebp-4],0FFFFFFFFh  
00AD7F2D  mov         ecx,dword ptr [ebp-0ECh]  
00AD7F33  mov         dword ptr [p],ecx

总结：

new 复杂数据类型的时候先调用operator new，然后在分配的内存上调用构造函数。

delete

delete也分为两种情况：

1，简单数据类型（包括基本数据类型和不需要析构函数的类型）。

int *p = new int(1);
delete p;

delete的汇编码如下：

delete p;
00275314  mov         eax,dword ptr [p]  
00275317  mov         dword ptr [ebp-0D4h],eax  
0027531D  mov         ecx,dword ptr [ebp-0D4h]  
00275323  push        ecx  
00275324  call        operator delete (0271127h)

分析：传入参数p之后调用operator delete，其源码如下：

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

    free( p );
}

RTCCALLBACK默认是空的宏定义，所以这个函数默认情况下就是简单的调用free函数。

总结：

delete简单数据类型默认只是调用free函数。

2，复杂数据类型（需要由析构函数销毁对象）

代码实例：

class Object
{
public:
	Object()
	{
		_val = 1;
	}

	~Object()
	{
		cout << "destroy object" << endl;
	}
private:
	int _val;
};

void main()
{
	Object* p = new Object;
	delete p;
}

部分汇编码如下：

012241F0  mov         dword ptr [this],ecx  
012241F3  mov         ecx,dword ptr [this]  
012241F6  call        Object::~Object (0122111Dh)                          //先调用析构函数
012241FB  mov         eax,dword ptr [ebp+8]  
012241FE  and         eax,1  
01224201  je          Object::`scalar deleting destructor'+3Fh (0122420Fh)  
01224203  mov         eax,dword ptr [this]  
01224206  push        eax  
01224207  call        operator delete (01221145h)  
0122420C  add         esp,4

总结：

delete复杂数据类型先调用析构函数再调用operator delete。

new数组

new[]也分为两种情况：

1，简单数据类型（包括基本数据类型和不需要析构函数的类型）。

new[] 调用的是operator new[]，计算出数组总大小之后调用operator new。

值得一提的是，可以通过()初始化数组为零值，实例：

char* p = new char[32]();

等同于：

char *p = new char[32];
memset(p, 32, 0);

总结：

针对简单类型，new[]计算好大小后调用operator new。

2，复杂数据类型（需要由析构函数销毁对象）

实例：

class Object
{
public:
	Object()
	{
		_val = 1;
	}

	~Object()
	{
		cout << "destroy object" << endl;
	}
private:
	int _val;
};

void main()
{
	Object* p = new Object[3];
}

new[]先调用operator new[]分配内存，然后在p的前四个字节写入数组大小，最后调用三次构造函数。

实际分配的内存块如下：

这里为什么要写入数组大小呢？因为对象析构时不得不用这个值，举个例子：

class Object
{
public:
	Object()
	{
		_val = 1;
	}

	virtual ~Object()
	{
		cout << "destroy Object" << endl;
	}
private:
	int _val;
};

class MyObject : public Object
{
public:
	~MyObject()
	{
		cout << "destroy MyObject" << endl;
	}
private:
	int _foo;
};

void main()
{
	Object* p = new MyObject[3];
	delete[] p;
}

释放内存之前会调用每个对象的析构函数。但是编译器并不知道p实际所指对象的大小。如果没有储存数组大小，编译器如何知道该把p所指的内存分为几次来调用析构函数呢？

总结：

针对复杂类型，new[]会额外存储数组大小。

delete数组

delete[]也分为两种情况：

1，简单数据类型（包括基本数据类型和不需要析构函数的类型）。

delete和delete[]效果一样

比如下面的代码：

int* pint = new int[32];
delete pint;

char* pch = new char[32];
delete pch;

运行后不会有什么问题，内存也能完成的被释放。看下汇编码就知道operator delete[]就是简单的调用operator delete。

总结：

针对简单类型，delete和delete[]等同。

2，复杂数据类型（需要由析构函数销毁对象）

释放内存之前会先调用每个对象的析构函数。

new[]分配的内存只能由delete[]释放。如果由delete释放会崩溃，为什么会崩溃呢？

假设指针p指向new[]分配的内存。因为要4字节存储数组大小，实际分配的内存地址为[p-4]，系统记录的也是这个地址。delete[]实际释放的就是p-4指向的内存。而delete会直接释放p指向的内存，这个内存根本没有被系统记录，所以会崩溃。

总结：

针对复杂类型，new[]出来的内存只能由delete[]释放。