C++：new 和 delete

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前言

本篇博客作为C++：new 和 detele操作符的知识总结

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一、C++内存管理

1.内置类型

int main()
{
	// 动态申请一个int类型的空间
	int* p1 = new int; // 未初始化
	int* p2 = new int(1); // 初始化
	// 动态申请10个连续的int类型的空间
	int* p3 = new int[10]; // 未初始化
	int* p4 = new int[10] {1, 2, 3, 4, 5}; // 初始化

	delete p1;
	delete p2;
	delete[] p3;
	delete[] p4;

	return 0;
}
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注意：申请连续空间初始化时与数组初始化类似
注意：申请和释放单个元素空间，使用new 和 delete操作符，申请和释放连续的空间，使用new[] 和 delete[]。

2.自定义类型

class A
{
public:
	A(int a = 0)
		:_a(a)
	{
		cout << "A(int a = 0)" << endl;
	}

	~A()
	{
		cout << "~A()" << endl;
	}
private:
	int _a;
};

int main()
{
	A* a = new A;
	
	delete a;
	cout << "-----------------------------" << endl;

	A* aa = new A[10];
	
	delete[] aa;
	return 0;
}
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注意：在申请自定义类型的空间时，new会调用构造函数，delete会调用析构函数

3.delete 与 new不匹配使用问题(VS平台下)

• 对于内置类型使用不匹配问题

int main()
{
	int* p1 = new int;
	free(p1);

	int* p2 = new int[10];
	free(p2);

	int* p3 = new int;
	delete[] p3;
	return 0;
}
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对于内置类型，此时delete 就相当于 free，因此程序不会崩溃，不会造成内存泄漏。但不建议这样使用

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• 对于自定义类型使用不匹配问题

class A1
{
public:
	A1(int a = 0)
		:_a1(a)
	{
		cout << "A1(int a = 0)" << endl;
	}

	// 未写析构函数
	/*~A()
	{
		cout << "~A()" << endl;
	}*/
private:
	int _a1;
};

class A2
{
public:
	A2(int a = 0)
		:_a2(a)
	{
		cout << "A(int a = 0)" << endl;
	}

	// 写L了析构函数
	~A2()
	{
		cout << "~A()" << endl;
	}
private:
	int _a2;
};
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对于上面A1类而言：


不会导致程序崩溃，但使用free来释放空间，如果该类型会申请空间，那么会造成内存泄漏。

对于A2类而言：

不匹配使用会造成程序崩溃，但为什么？A1类与A2类明明只有显示写出析构函数的差别。这是因为delete 释放空间的指针地址出了问题。

对于A2类使用new来开辟连续的一片空间，VS会在起始地址前多开辟一块空间来记录要调用析构函数的次数，此时delete p1指向的空间起始地址，delete[] p1指向空间起始地址前一块空间的地址。
对于A1类未显示写出析构函数，编译器会自动生成析构函数，但编译器会检查类的成员变量的类型，如果是内置类型就不做处理，是自定义类型会调用对应的析构函数，对于A1类而言其成员变量是内置类型，那么编译器就不会多开辟一个空间来记录要调用析构函数的次数，那么delete p1和delete[] p1指向同一个地址。
所以对于显示写出析构函数的自定义类型，不匹配使用会造成程序崩溃。

我们可以对A2类再做一次测试。


程序没有崩溃，但析构函数只调用了一次。

所以总的来说，对于new 和 delete的使用要匹配使用。

二、operator new 与 operator delete函数

new 和 delete是用户进行动态内存申请和释放的操作符，operator new和operator delete是系统提供的全局函数，new在底层调用operator new全局函数申请空间，delete在底层调用operator delete全局函数来释放空间。

/*
operator new：该函数实际通过malloc来申请空间，当malloc申请空间成功时直接返回；申请空间
失败，尝试执行空 间不足应对措施，如果改应对措施用户设置了，则继续申请，否
则抛异常。
*/
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
			// 如果申请内存失败了，这里会抛出bad_alloc 类型异常
			static const std::bad_alloc nomem;
			_RAISE(nomem);
		}
	return (p);
}

/*
operator delete: 该函数最终是通过free来释放空间的
*/
void operator delete(void* pUserData)
{
	_CrtMemBlockHeader* pHead;
	RTCCALLBACK(_RTC_Free_hook, (pUserData, 0));
	if (pUserData == NULL)
		return;
	_mlock(_HEAP_LOCK); /* block other threads */
	__TRY
		/* get a pointer to memory block header */
		pHead = pHdr(pUserData);
	/* verify block type */
	_ASSERTE(_BLOCK_TYPE_IS_VALID(pHead->nBlockUse));
	_free_dbg(pUserData, pHead->nBlockUse);
	__FINALLY
		_munlock(_HEAP_LOCK); /* release other threads */
	__END_TRY_FINALLY
		return;
}
/*
free的实现
*/
#define free(p) _free_dbg(p, _NORMAL_BLOCK)
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通过上述两个全局函数的实现知道，operator new实际也是通过malloc来申请空间，如果malloc申请空间成功就会直接返回，否则执行用户提供的空间不足应对措施，如果用户提供该措施就继续申请，否则就异常。operator delete最终是通过free来释放空间的。

三、 new 和delete的实现原理

内置类型

如果申请的内置类型的空间，new 和 malloc，delete 和 free基本类似，不同的是：new / delete申请和释放的是但个元素的空间，new[] 和 delete[]申请的是连续的空间，而且new在申请空间失败时会抛异常，malloc会返回NULL

自定义类型

• new的原理
  1.调用operator new函数申请空间
  2.在申请的空间上执行构造函数，完成对象的构造
• delete的原理
  1.在空间上执行析构函数，完成对象中资源的清理工作
  2.调用operator delete函数释放对象的空间

class A
{
public:
	A(int a = 0)
		:_a(a)
	{
		cout << "A(int a = 0)" << endl;
	}

	~A()
	{
		cout << "~A()" << endl;
	}
private:
	int _a;
};

int main()
{
	A* a = new A;

	delete a;
	return 0;
}
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• new T[n]的原理
  1.调用operator new[]函数，在operator new[]中实际调用operator new函数完成n个对象空间的申请
  2.在申请的空间上执行N次构造函数

• delete[]的原理
  1.在释放的对象空间上执行n次析构函数，完成n个对象中资源的清理
  2.调用operator delete[]释放空间，实际在operator delete[]中调用operator delete来释放空间

class A
{
public:
	A(int a = 0)
		:_a(a)
	{
		cout << "A(int a = 0)" << endl;
	}

	~A()
	{
		cout << "~A()" << endl;
	}
private:
	int _a;
};

int main()
{
	A* a = new A[10];

	delete[] a;
	return 0;
}
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四、malloc/free 和 new/delete的区别

• 共同点：

malloc / free 与 new / delete都是从堆上申请空间，并且需要用户手动释放空间

• 不同点：

用法(malloc使用繁琐，new使用简便)：
malloc 和 free是函数，new 和 delete是操作符
malloc申请的空间不会初始化，new可以初始化
malloc申请空间时，需要手动计算空间大小并传递，new只需要在其后跟上空间的类型即可，如果是多个对象，[]中指定对象个数即可
malloc的返回值为void*，在使用时必须强转，new不需要，因为new后跟的是空间类型
malloc申请空间失败时，返回的是NULL，因此使用时必须检查，new不需要，但new需要捕获异常

底层原理(对于自定义类型)
申请自定义类型对象时，malloc/free只会开辟空间，不会调用构造函数与析构函数，而new在申请空间后会调用构造函数完成对象的初始化，delete在释放空间前会调用析构函数完成空间中资源的清理

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总结

以上就是我对于new 和 delete操作符的知识总结。感谢支持！！！