C++中malloc/free与new/delete的区别及内存分配失败错误处理
首先谈谈C/C++内存分配失败错误处理
一、C语言中的malloc/calloc/realloc/valloc/alloca/memalign函数:
这样的内存分配函数在内存分配失败时都返回空指针,因此,在调用返回时,检查返回值的方法比较简单,只需要与空指针比较即可;
如:
char* p = (char*)malloc(1204);
if(p == NULL)
{
//error handle;
};
char* pp = (char*)calloc(3,1024);
if(pp == NULL)
{
//error handle;
};
二、C++中的new操作符:
C++中的new操作符在分配内存失败时默认的操作是抛出一个内置的异常,而并不是直接返回空指针;这样的话,再把返回值与空指针比较,就没有什么意义了;因为,C++抛出异常之后,就直接跳出new操作符所在的那一行代码,而不再执行后续的代码行了,所以,对new操作符返回值的判断代码就执行不到了;当然,标准C++也提供了抑制抛出异常的方法,使之不再排除内存分配失败的异常,转而直接返回空指针,这是因为比较古老的编译器里面可能没有异常处理机制,不能捕获到异常;如:
int* p = new int[SIZE];
if(p == 0) //检查p是否是空指针;这个判断没有意义;
{
return -1;
}
所以,在C++中有两种方法来处理new操作符分配内存失败的错误;
1、通过捕获new操作符抛出的异常:
char* p = NULL;
try
{
p = new char[1024];
}
catch(const std::bad_alloc& ex)
{
//exception handle;
return -1;
}
2、抑制异常的抛出:
char* p = NULL;
p = new(std::nothrow)char[1024]; //这样的话,如果new分配内存失败,就不会再抛出异常,而是返回空指针了;
if(p == NULL) //这样的判断就有意义了;
{
//error handle;
return -1;
}
三、执行free或delete释放内存之后，还需要做什么？
被free()掉的指针，我们通常叫野指针，野指针是非常危险的哦，可能导致多次释放内存或者对野指针进行访问，
这两种情况都可能导致严重的安全风险。
最好的也是最简单的解决办法就是在释放后，把指针设置为NULL或者指向另一个合法的对象。
就像这样：
free(ptr);
ptr = NULL;
#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
int *p = new int[5];
//_________使用new没有必要检查内存分配失败
delete p;
//此处为了验证释放p指针指向的内存之后，指针是否为NULL。答案是不会输出Yes
if (p == NULL)
cout<<"Yes"<<endl;
//为了避免“野指针”，必须给指针p重新赋值。此处置为NULL
p = NULL;
int *pp = (int *)malloc(sizeof(int)*5);
//使用malloc有必要检测
if (pp == NULL)
{
cout<<"error"<<endl;
}
free(pp);
pp = NULL;
return 0;
}
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）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”。
1、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。
2、 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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1、本质区别
malloc/free是C/C++语言的标准库函数，new/delete是C++的运算符。
对于用户自定义的对象而言，用maloc/free无法满足动态管理对象的要求。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于malloc/free。因此C++需要一个能完成动态内存分配和初始化工作的运算符new，以及一个能完成清理与释放内存工作的运算符delete。
class Obj
{
public:
Obj( )
{ cout << "Initialization" << endl; }
~ Obj( )
{ cout << "Destroy" << endl; }
void Initialize( )
{ cout << "Initialization" << endl; }
void Destroy( )
{ cout << "Destroy" << endl; }
}obj;
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;
}
类Obj的函数Initialize实现了构造函数的功能，函数Destroy实现了析构函数的功能。函数UseMallocFree中，由于malloc/free不能执行构造函数与析构函数，必须调用成员函数Initialize和Destroy来完成“构造”与“析构”。所以我们不要用malloc/free来完成动态对象的内存管理，应该用new/delete。由于内部数据类型的“对象”没有构造与析构的过程，对它们而言malloc/free和new/delete是等价的。
2、联系
既然new/delete的功能完全覆盖了malloc/free，为什么C++还保留malloc/free呢？因为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。如果用free释放“new创建的动态对象”，那么该对象因无法执行析构函数而可能导致程序出错。如果用delete释放“malloc申请的动态内存”，理论上讲程序不会出错，但是该程序的可读性很差。所以new/delete、malloc/free必须配对使用。