malloc、free和new delete的区别

malloc/free 和 new/delete 是在 C++ 中分配和释放内存的两种不同方法。它们主要有以下区别：

1. 语法和用法

• malloc 和 free: malloc开辟空间时需要手动计算分配的空间大小

  int* p = (int*)malloc(sizeof(int) * 10); // 分配10个int类型的内存
  // 使用内存
  free(p); // 释放内存
  

  实际malloc在分配空间的时候会多给我们分配16个字节的空间（存储了内存块的描述信息），即16+mem。然后返回mem的首地址。然后free的时候，会以mem的地址左偏移16位，这样就知道能够释放多大的空间了。

• new 和 delete: new开辟空间不需要手动计算分配的大小

  int* p = new int[10]; // 分配10个int类型的内存
  // 使用内存
  delete[] p; // 释放内存
  

2. 类型安全

• malloc 和 free: malloc 返回 void*，需要显式转换为所需的类型指针，不提供类型安全。
• new 和 delete: new 直接返回所需类型的指针，不需要类型转换，提供类型安全。

3. 构造函数和析构函数

• malloc 和 free: 只分配和释放原始内存，不调用构造函数和析构函数。适用于 C 语言风格的内存管理。
• new 和 delete: new 在分配内存后调用构造函数，delete 在释放内存前调用析构函数，适用于需要对象初始化和清理的场景。

4. 内存分配失败处理

• malloc: 内存分配失败时返回 NULL，需要显式检查。
• new: 内存分配失败时抛出 std::bad_alloc 异常。

5. 自定义操作符

• new 和 delete: 可以重载自定义的 new 和 delete 操作符来实现特定的内存分配行为。

6. 适用范围

• malloc 和 free: 主要用于 C 语言，也可以在 C++ 中使用，但不推荐用于需要对象初始化的场景。
• new 和 delete: 专为 C++ 设计，推荐用于分配和释放 C++ 对象。

7. 内存分配地址

• malloc:是在堆上分配的，如果分配的内存小于128k一般是在内存池中取用。如果大于128k则通常会使用 mmap 系统调用直接从操作系统请求内存。mmap 会映射一个匿名内存区域到进程的地址空间，并返回该区域的地址。这种方法的优点是大块内存可以独立管理和释放，不会影响到常规的内存池。

• new: 是在free sotre上分配内存

  • 调用 operator new 分配内存：operator new 是一个内置的或用户自定义的函数，用于从自由存储区分配足够的内存。
    标准库提供了默认实现的 operator new，通常会调用底层的内存分配函数（如 malloc）来分配内存。
    operator new 可能会抛出 std::bad_alloc 异常，如果内存分配失败。
    调用对象的构造函数：

  • 在成功分配内存后，new 运算符会在分配的内存地址上调用对象的构造函数。
    这一步骤确保对象被正确地初始化。
    返回对象的指针：

  • 构造函数调用完成后，new 运算符返回指向新分配和构造的对象的指针。

示例对比

malloc 和 free 示例

#include <cstdlib> // 包含 malloc 和 free 的头文件
#include <iostream>struct MyStruct {int x;MyStruct() : x(10) {} // 自定义构造函数
};int main() {MyStruct* p = (MyStruct*)malloc(sizeof(MyStruct)); // 只分配内存，不调用构造函数if (p == nullptr) {std::cerr << "Memory allocation failed\n";return 1;}p->x = 20; // 需要手动初始化std::cout << "MyStruct.x = " << p->x << std::endl;free(p); // 只释放内存，不调用析构函数return 0;
}

new 和 delete 示例

#include <iostream>struct MyStruct {int x;MyStruct() : x(10) {} // 自定义构造函数~MyStruct() { std::cout << "Destructor called\n"; } // 自定义析构函数
};int main() {MyStruct* p = new MyStruct; // 分配内存并调用构造函数std::cout << "MyStruct.x = " << p->x << std::endl;delete p; // 调用析构函数并释放内存return 0;
}

总结来说，malloc/free 主要用于 C 风格的内存管理，而 new/delete 适用于 C++，因为它们不仅分配和释放内存，还能处理对象的构造和析构。