C++中的new、malloc、realloc、calloc——特点？函数原型？释放方式？区别？校招面试常问内容？

作者：求一个demo

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内容通俗易懂，没有废话，文章最后是面试常问内容（建议通过标题目录学习）

废话不多说，我们直接开始------>>>>>>

一、new

        1、功能：

        （1）new：动态分配堆区内存，并调用对象的构造函数。

        （2）delete：释放内存，并调用对象的析构函数。

        2、特点：

        ①是C++的操作符，支持面向对象特性（如构造和析构）。

        ②无需手动计算内存大小（编译期自动计算）。

        ③可以重载（类级别或全局级别）。

        ④失败时抛出std::bad_alloc异常（除非使用nothrow版本）。

        3、基本语法：

T* p = new T;          // 分配单个对象（默认构造）
T* p = new T(args...); // 分配并带参数构造
T* arr = new T[N];     // 分配数组（N 个对象）

        4、示例：

int* p = new int(42);  // 分配一个 int 并初始化为 42
delete p;              // 释放内存// 数组版本
int* arr = new int[10]; // 分配 10 个 int
delete[] arr;           // 释放数组

二、malloc

        1、功能：在堆区申请指定字节数 且未初始化的内存。

        2、特点：

        ①是C库函数，不会调用构造函数和析构函数。

        ②需要手动计算内存大小（使用sizeof）。

        ③失败时返回NULL。

        ④与free配对使用释放内存。

        ⑤malloc初始化的堆内存通过memset等函数进行初始化（memset将一段内存初始化为一个指定值。void* memset(void *s,int c,size_t n)，s为指向的那个内存块，c为设置的初始值，n为要被设置该值的字节数）。

        3、函数原型：

#include <cstdlib> // 或 <stdlib.h>
void* malloc(size_t size);
//size要分配的字节数（通常用sizeof计算）。

        4、示例：

int* p = (int*)malloc(sizeof(int)); // 分配一个 int
free(p);                            // 释放内存// 数组版本
int* arr = (int*)malloc(10 * sizeof(int)); // 分配 10 个 int
free(arr);

三、realloc

        1、功能：调整已分配内存块的大小（扩大或缩小）。

        2、特点：

        ①可能移动内存到新地址（原内容保留：先在ptr指向内存的起始地址往后扩展找newsize的空间（ptr是malloc申请的空间）。如果先前空间往后找不能满足大小，那就去堆区别的空间找newsize大小内存，然后将之前数据拷贝到这个新内存里。原来的空间会自动释放，不需要手动释放，新的空间用完需要自己free手动释放。）。

        ②若第一个参数为NULL，则等价于malloc。

        ③失败时返回NULL（原内存块仍有效）。

        3、函数原型：

#include <cstdlib>
void* realloc(void* ptr, size_t new_size);
//ptr原内存指针（可为NULL，此时等价于malloc）；
//new_size新的大小（字节数）。

        4、示例：

int* p = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
p = (int*)realloc(p, 20 * sizeof(int)); // 扩容到 20 个 int
free(p);

四、calloc

        1、功能：分配内存，并将所有字节初始化为0。

        2、特点：

        ①参数为元素数量和每个元素的大小。

        ②适合分配数组和结构体。

        ③与free配对使用 释放内存。

        3、函数原型：

#include <cstdlib>
void* calloc(size_t num, size_t size);
//num元素数量；
//size每个元素的字节数。

        4、示例：

int* p = (int*)calloc(1, sizeof(int)); // 分配并初始化为 0
int* arr = (int*)calloc(10, sizeof(int)); // 分配 10 个 int（全部为 0）
free(p);
free(arr);

五、区别（new、malloc、realloc、calloc）

        ①来源上：new来自C++原生；malloc、realloc、calloc都来自C库。

        ②初始化内存：new调用构造函数；malloc未初始化；calloc初始化为0；realloc保留原内容。

        ③释放方式：new通过delete/delete[]释放；malloc、realloc和calloc通过free释放。

        ④失败行为：new抛出异常；malloc、realloc、calloc返回NULL。

        ⑤计算大小：new自动计算（sizeof）；malloc、realloc、calloc手动计算（sizeof）。

        ⑥适用场景：new适用于C++对象；malloc适用于原始内存；calloc适用于需要清零的内存；realloc适用于调整内存大小。

六、校招面试常问内容

1、new和malloc的区别？

        ①new是操作符，而malloc是函数。

        ②new在调用的时候先分配内存，再调用构造函数，释放的时候调用析构函数；而malloc没有构造和析构。

        ③malloc需要给定申请内存的大小，返回的指针需要强转；new会调用构造函数，不用指定内存的大小，返回指针不用强转，malloc默认的返回类型是void*。

        ④new可以被重载，malloc不行。

        ⑤new分配内存更加直接安全。（new在分配内存的同时会调用对象的构造函数进行初始化，‌在释放内存时会调用对象的析构函数进行清理工作。‌这确保了对象的正确初始化和资源清理，‌避免了资源泄漏和其他潜在问题。‌而malloc分配的内存只是一块原始的字节空间，‌不会自动调用对象的构造函数或析构函数）。

        ⑥new发生错误抛出异常，malloc返回null。

2、malloc和calloc的区别？

        ①calloc将分配的内存初始化为0，malloc分配内存不初始化。

        ②calloc接收元素数量和元素大小，malloc直接接收总字节数。

        ③calloc因初始化可能比malloc慢，但安全性更高（避免使用未初始化内存等）。

3、realloc工作原理？

        ①若realloc失败，原指针仍然有效，需要手动free释放。

        ②realloc第一个参数若为NULL，则等价于malloc。

        ③缩小时可能会直接截断内存，多余的内存不一定释放（如果需要释放，可以先分配一个合适大小的内存块，将原内存块中的数据复制到新内存块中，然后释放原内存块）。

4、内存泄漏与野指针如何避免？

        （1）内存泄漏避免：

        ①使用智能指针。

        ②遵循RAII原则（构造函数获取资源，析构函数释放资源）。

        ③工具检测（Valgrind）。

        （2）野指针避免：

        ①free之后置空。

        ②使用智能指针。

        ③工具检测（Valgrind）。

最后，如有不足和错误的地方，期待私信指正！