C++——new和delete关键字-创新互联

什么是new和delete

new和delete不是函数，和sizeof一样都是C++定义的关键字，不同的是sizeof在编译时就可以确定其返回值，而new和delete相对复杂

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示例

string *ps = new string("hello world");

如果换做c语言，上面这句话就会变成：

char *ps = (char *)malloc(sizeof(char)*12);
ps = "hello world";

这里就可以看出new和mallocc的几点不同：

malloc申请完空间后不会对内存进行必要的初始化，而new可以
new操作符内存分配成功时，返回的是对象类型的指针，类型严格与对象匹配，无须进行类型转换，即new是类型安全性的操作符；而malloc内存分配成功后返回的是void*，需要通过强制类型转换，将通用类型指针void*转换成所需要的指针
new操作符申请内存分配时无须指定内存块的大小，编译器会根据类型信息自行计算；而malloc需要显示地写出所需内存块的大小

new和malloc更多的不同请参考此文章

总结表

特征	new/delete	malloc/free
分配内存的位置	自由存储区	堆
内存分配成功的返回值	完整类型指针	void*
内存分配失败的返回值	默认抛出异常	返回NULL
分配内存的大小	由编译器根据类型计算得出	必须显式指定字节数
处理数组	有处理数组的new版本new[]	需要用户计算数组的大小后进行内存分配
已分配内存的扩充	无法直观地处理	使用realloc简单完成
是否相互调用	可以，看具体的operator new/delete实现	不可调用new
分配内存时内存不足	客户能够指定处理函数或重新制定分配器	无法通过用户代码进行处理
函数重载	允许	不允许
构造函数与析构函数	调用	不调用

new和delete的背后机制

通过示例说明:

class A
{private:
    int var;
    FILE *file;
   public:
   	A(int v): var(v) {fopen_s(&file, "test", "r");
    }
    ~A(){fclose(file);
    }
};

类A中有两个私有成员，一个构造函数和析构函数，构造函数根据传递参数初始化var并且打开文件，析构函数关闭文件

我们使用下面代码创建一个类的对象，返回其指针pa

A *pa = new A(10);

如下图所示new完成的工作：

在这里插入图片描述

可以将new实例化对象的过程分为三步：

分配指定大小的内存块；
在内存块上调用构造函数对类对象进行初始化
返回内存块的地址（指针）

那么delete会做什么呢？

delete pa;

如下图所示：

即将delete一个对象的过程也可以分两步：

先调用析构函数，将打开的文件关闭
释放pa所指内存块的空间，即pa变成空指针

申请和释放一个数组

常用的动态分配一个数组方法

string *psa = new string[10];
int *pia = new int[10];

上面在申请数组的时候都用到了new []表达式，第一个数组是string类型，在分配了保存对象的内存空间（10个string的大小），并调用string类的默认构造函数来依次初始化每个元素，最后返回第一个string的地址作为string数组的地址；第二个数组是int类型的，int是内置类型不存在构造函数，所以new的过程中，不存在初始化，只分配了10个int类型的内存空间。

如果想释放空间，则使用下面语句

delete [] psa;
delete [] pia;

都用到了delete []表达式，注意这个[]一般情况下不能漏下。释放string数组的空间时，先对数组内的每个元素都调用析构函数析构对象，再释放掉整个数组的空间；而在释放int数组时，因为不存在析构函数，所以会直接释放整个int数组的空间。

可以看到delete的[]中并没有填数组的大小，那么delete关键字怎么知道需要调用析构函数多少次呢？

回到new [size]，我们new一个对象数组时，还需要保存数组的维度，c++的做法是在分配数组空间时多分配4个字节，专门保存数组的大小，在delete []时就可以取出这个保存的数，就知道需要调用析构函数多少次了。

依旧以类A为例，

A *pAa = new A[3];

发生过程如下图：

在这里插入图片描述

注意到，在申请数组对象的上面确实多分配了4个字节用来保存数组的大小，但是最终返回的地址（指针）是指向第一个数组元素的。

在释放空间时：

delete []pAa;

发生的过程如下图：

$[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-Oq1fz5ju-1669642247943)(D:\Note\截图\image-20221128211757009.png)]$

要注意的是，先从目标地址的前4个字节中，取出数作为调用析构函数的次数，依次析构数组内的元素；最后在释放内存空间的时候，传递给operator delete[]()的参数是pAa-4，即还要释放前面4个字节

new/delete与new[]/delete[]的配对使用

经过上面的分别对new/delete和new[]/delete[]的使用，可以得知这两对之间一般情况下不能拆开随意组合，不然会导致严重的内存泄露/重复释放问题：

string *psa = new string[10];
delete psa;

如果delete没有后面的[]意味它只会析构一次，那么剩下的9个string对象和上面的4字节数将永远不会被释放，当数组很大时会造成很严重的内存泄露；相反如果是new/delete[]会导致重复释放内存的问题。

一般情况下意味也有特殊情况，如下所示：

int *pia = new int[10];
delete pia;

这个操作又是合理的，因为差别在int和string不同，int是内置类型，不存在构造和析构函数，也就是说new[]的时候多分配的4个字节，是因为delete的时候需要知道调用析构函数的次数，但是当对象类型都没有析构函数时，也就没有多分配这4个字节的必要。直接delete pia给operator delete传递的参数就是pia的值（数组第一个元素的地址），直接释放所分配的内存块大小即可，无需析构。

参考文章
浅谈 C++ 中的 new/delete 和 new[]/delete[]

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