细说new与malloc的10点区别(转载)

new 与 malloc 的区别

一、申请的内存所在位置

new 操作符从自由存储区（free store）上为对象动态分配内存空间，而 malloc 函数从堆上动态分配内存。自由存储区是 C++ 基于 new 操作符的一个抽象概念，凡是通过 new 操作符进行内存申请，该内存即为自由存储区。而堆是操作系统中的术语，是操作系统所维护的一块特殊内存，用于程序的内存动态分配，C 语言使用 malloc 从堆上分配内存，使用 free 释放已分配的对应内存。

那么自由存储区是否能够是堆（问题等价于 new 是否能在堆上动态分配内存），这取决于 operator new 的实现细节。自由存储区不仅可以是堆，还可以是静态存储区，这要看 operator new 在哪里为对象分配内存。

特别的，new 甚至可以不为对象分配内存！定位 new 的功能可以办到这一点：

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new (place_address) type

place_address 为一个指针，代表一块内存的地址。当使用上面这种仅以一个地址调用 new 操作符时，new 操作符调用特殊的 operator new，也就是下面这个版本：

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void * operator new (size_t, void *) //不允许重定义这个版本的operator new

这个 operator new 不分配任何的内存，它只是简单地返回指针实参，然后 new 表达式负责在 place_address 指定的地址进行对象的初始化工作。

二、返回类型安全性

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，故 new 是符合类型安全性的操作符。而malloc 内存分配成功则是返回 void * ，需要通过强制类型转换将 void * 指针转换成我们需要的类型。

类型安全很大程度上可以等价于内存安全，类型安全的代码不会试图访问自己没被授权的内存区域。

三、内存分配失败时的返回值

new 内存分配失败时，会抛出 bac_alloc 异常，它不会返回 NULL；malloc 分配内存失败时返回 NULL。

在使用 C 语言时，我们习惯在 malloc 分配内存后判断分配是否成功：

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int *a  = (int *)malloc(sizeof(int));
if(NULL == a)
{
    ...
}
else 
{
    ...
}

从 C 语言走入 C++ 阵营的新手可能会把这个习惯带入 C++：

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int *a = new int();
if(NULL == a)
{
    ...
}
else
{   
    ...
}

实际上这样做一点意义也没有，因为 new 根本不会返回 NULL，而且程序能够执行到 if 语句已经说明内存分配成功了，如果失败早就抛异常了。正确的做法应该是使用异常机制：

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try
{
    int *a = new int();
}
catch(bad_alloc)
{
    ...
}

如果你想顺便了解下异常基础，可以看 http://www.cnblogs.com/QG-whz/p/5136883.htmlC++ 异常机制分析。

四、是否需要指定内存大小

使用 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 则需要显式地指出所需内存的尺寸。

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class A{...}
A *ptr = new A;
A *ptr = (A *)malloc(sizeof(A)); //需要显式指定所需内存大小sizeof(A);

当然了，我这里使用 malloc 来为我们自定义类型分配内存是不怎么合适的，请看下一条。

五、是否调用构造函数/析构函数

使用 new 操作符来分配对象内存时会经历三个步骤：

• 第一步：调用 operator new 函数（对于数组是 operator new[]）分配一块足够大的，原始的，未命名的内存空间以便存储特定类型的对象。
• 第二步：编译器运行相应的构造函数以构造对象，并为其传入初值。
• 第三部：对象构造完成后，返回一个指向该对象的指针。

使用 delete 操作符来释放对象内存时会经历两个步骤：

• 第一步：调用对象的析构函数。
• 第二步：编译器调用 operator delete（或 operator delete[]）函数释放内存空间。

总之来说，new/delete 会调用对象的构造函数/析构函数以完成对象的构造/析构。而 malloc 则不会。

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class A
{
public:
	A() : a(1), b(1.11) {}
private:
	int a;
	double b;
};
int main()
{
	A *ptr = (A*)malloc(sizeof(A));
	return 0;
}

在 return 处设置断点，观看 ptr 所指内存的内容：

可以看出 A 的默认构造函数并没有被调用，因为数据成员 a、b 的值并没有得到初始化，这也是上面我为什么说使用 malloc/free 来处理 C++ 的自定义类型不合适，其实不止自定义类型，标准库中凡是需要构造/析构的类型通通不合适。

而使用 new 来分配对象时：

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int main()
{
    A *ptr = new A;
}

查看程序生成的汇编代码可以发现，A 的默认构造函数被调用了：

六、对数组的处理

C++ 提供了 new[] 与 delete[] 来专门处理数组类型:

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A *ptr = new A[10]; //分配10个A对象

使用 new[] 分配的内存必须使用 delete[] 进行释放：

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delete [] ptr;

new 对数组的支持体现在它会分别调用构造函数初始化每一个数组元素，释放对象时为每个对象调用析构函数。注意 delete[] 要与 new[] 配套使用，不然会造成数组对象部分释放的现象，造成内存泄漏。

至于 malloc，它并知道你在这块内存上要放的数组还是啥别的东西，反正它就给你一块原始的内存，再给你个内存的地址就完事。所以如果要动态分配一个数组的内存，还需要我们手动自定数组的大小：

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int *ptr = (int *)malloc(sizeof(int)*10);   //分配一个10个int元素的数组

七、new与malloc是否可以相互调用

operator new /operator delete 的实现可以基于 malloc，而 malloc 的实现不可以去调用 new。下面是编写 operator new /operator delete 的一种简单方式，其他版本也与之类似：

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void * operator new (sieze_t size)
{
    if(void * mem = malloc(size))
        return mem;
    else
        throw bad_alloc();
}

void operator delete(void *mem) noexcept
{
    free(mem);
}

八、是否可以被重载

opeartor new /operator delete 可以被重载。标准库是定义了 operator new 函数和 operator delete 函数的 8 个重载版本：

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//这些版本可能抛出异常
void * operator new(size_t);
void * operator new[](size_t);
void * operator delete(void * ) noexcept;
void * operator delete[](void *) noexcept;

//这些版本承诺不抛出异常
void * operator new(size_t, nothrow_t&) noexcept;
void * operator new[](size_t, nothrow_t&) noexcept;
void * operator delete (void *, nothrow_t&) noexcept;
void * operator delete[](void *, nothrow_t&) noexcept;

我们可以自定义上面函数版本中的任意一个，前提是自定义版本必须位于全局作用域或者类作用域中。太细节的东西不在这里讲述，总之，我们知道我们有足够的自由去重载 operator new /operator delete，以决定我们的 new 与 delete 如何为对象分配内存，如何回收对象。

而 malloc/free 并不允许重载。

九、能够直观地重新分配内存

使用 malloc 分配的内存后，如果在使用过程中发现内存不足，可以使用 realloc 函数进行内存重新分配实现内存的扩充。realloc 先判断当前的指针所指内存是否有足够的连续空间，如果有，原地扩大可分配的内存地址，并且返回原来的地址指针；如果空间不够，先按照新指定的大小分配空间，将原有数据从头到尾拷贝到新分配的内存区域，而后释放原来的内存区域。

new 没有这样直观的配套设施来扩充内存。

十、客户处理内存分配不足

在 operator new 抛出异常以反映一个未获得满足的需求之前，它会先调用一个用户指定的错误处理函数，这就是 new-handler。new_handler 是一个指针类型：

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namespace std
{
    typedef void (*new_handler)();
}

指向了一个没有参数没有返回值的函数，即为错误处理函数。为了指定错误处理函数，客户需要调用 set_new_handler，这是一个声明于的一个标准库函数:

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namespace std
{
    new_handler set_new_handler(new_handler p) throw();
}

set_new_handler 的参数为 new_handler 指针，指向了 operator new 无法分配足够内存时该调用的函数。其返回值也是个指针，指向set_new_handler 被调用前正在执行（但马上就要发生替换）的那个 new_handler 函数。

对于 malloc，客户并不能够去编程决定内存不足以分配时要干什么事，只能看着 malloc 返回 NULL。

十一、总结

malloc 给你的就好像一块原始的土地，你要种什么需要自己在土地上来播种

而 new 帮你划好了田地的分块（数组），帮你播了种（构造函数），还提供其他的设施给你使用:

当然，malloc 并不是说比不上 new，它们各自有适用的地方。在 C++ 这种偏重 OOP 的语言，使用 new/delete 自然是更合适的。

参考原文:
细说new与malloc的10点区别