深入理解C++中的new/delete和malloc/free動態內存管理


malloc/free和new/delete的區別

  • malloc/free是C/C++標准庫的函數;new/delete是C++操作符。
  • malloc/free只是動態分配內存空間/釋放空間;new/delete除了分配空間還會調用構造函數和析構函數進行初始化與清理資源。
  • malloc/free需要手動計算類型大小且返回值類型為void*;new/delete可自動計算類型的大小,返回對應類型的指針。
  • malloc/free管理內存失敗會返回0;new/delete等的方式管理內存失敗會拋出異常。

在C++ Primer書中有提到說: new/delete的表達式與標准庫函數同名了,所以系統並沒有重載new或delete表達式。new/delete真正的實現其實是依賴下面這幾個內存管理接口的。

void *operator new(size_t);     //allocate an object
void *operator delete(void *);    //free an object

void *operator new[](size_t);     //allocate an array
void *operator delete[](void *);    //free an array

malloc/free和new/delete的底層實現

new的底層實現

// new.cpp
#include <cstdlib>
#include <new>

_C_LIB_DECL
int __cdecl _callnewh(size_t size) _THROW1(_STD bad_alloc);
_END_C_LIB_DECL

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);
        }

delete的底層實現

#include <cruntime.h>
#include <malloc.h>
#include <new.h>
#include <windows.h>
#include <rtcsup.h>

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

    free( p );
}

new[]的底層實現

#include <new>

void *__CRTDECL operator new[](size_t count) _THROW1(std::bad_alloc)
	{	// try to allocate count bytes for an array
	return (operator new(count));
	}

delete[]的底層實現

#ifdef CRTDLL
#undef CRTDLL
#endif

#ifdef MRTDLL
#undef MRTDLL
#endif

#define _USE_ANSI_CPP // suppress defaultlib directive for Std C++ Lib
#include <new>

extern void __CRTDECL operator delete[](void *ptr) _THROW0();

void __CRTDECL operator delete[](void *ptr,
	const std::nothrow_t&) _THROW0()
	{	// free an allocated object
	operator delete[](ptr);
	}

malloc/free和new/delete的執行過程

new的執行過程

new(int size) --> operator new() --> malloc() --> constructor function --> return ptr

delete的執行過程

delete ptr --> destructor function --> operator delete() --> free

new[]的執行過程

new[count] --> operator new[]() --> operator new() --> malloc() --> constructor function --> return ptr

delete[]的執行過程

delete[] ptr --> destructor function --> operator delete[]() --> operator delete() --> free
  • 依次調用指針指向對象數組中每個對象的析構函數
  • 調用operator delete[]()operator delete[]()再調用operator delete
  • 底層用free執行operator delete表達式,依次釋放內存
  • operator delete[]()數組的個數存放在指針的前4位

參考

https://www.cnblogs.com/tp-16b/p/8684298.html


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