new/delete malloc/free深入剖析
malloc和free是C语言用来分配和回收堆内存的函数,而new和delete是C++语言的引进的关键字。
-- malloc函数
void * malloc ( size_t size ); |
该函数需要传入一个参数,该参数指明要分配多少个字节的内存;返回一个void类型的指针。
示例用法:int* a = (int*)malloc(4*sizeof(int));
-- free函数
void free ( void *memblock ); |
该函数需要传入待回收堆内存的首地址。
关于C语言的内存分配和释放,比较简单,没什么需要特别注意的地方。
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以下重点讨论new/delete,new [] / delete[]的一些要注意的细节。
对于基本类型而言,new只会为其分配相应的内存;delete只会将分配的内存进行回收。
但对于复合类型,new除了分配内存之外,还会调用该对象的构造函数来对对象进行初始化;delete除了回收内存,还会在此之前,调用该对象的析构函数来对对象执行清理工作。
语言内建的new/delete,new [] / delete[]的实现
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 | class CPoint { public : CPoint() { m_X = 0; m_Y = 0; } CPoint( double x, double y) { m_X = x; m_Y = y; } virtual ~CPoint() { } private : double m_X, m_Y; }; ////////////////////////////////////////////////////////// CPoint* p1 = new CPoint(2.5, 3.5); delete p1; CPoint* p2 = new CPoint[5]; delete [] p2; |
实现代码如下:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 | // new的实现 CPoint* p1 = nullptr ; try { void * mem = operator new ( sizeof (CPoint)); // 申请内存 p1 = static_cast <CPoint*>(mem); p1->CPoint::CPoint(2.5, 3.5); // 调用构造函数 } catch (std::bad_alloc& e) { } // delete的实现 p1->CPoint::~CPoint(); // 调用析构函数 operator delete (p1); // 释放内存 // new[]的实现 CPoint* p2 = nullptr ; try { void * mem = operator new ( sizeof (CPoint)*5); // 申请内存 p2 = static_cast <CPoint*>(mem); for ( int i=0; i<5; ++i) { (p2+i)->CPoint::CPoint(); // 逐个调用构造函数 } } catch (std::bad_alloc& e) { } // delete[]的实现 for ( int i = 0; i < 5; ++i) { (p2 + i)->CPoint::~CPoint(); // 逐个调用析构函数 } operator delete (p2); // 释放内存 |
重载operator new / operator delete,operator new [] / operator delete[]
operator new / new[]类似于malloc,只分配堆内存,不调用相关对象的构造函数
operator delete / delete[]类似于free,只释放堆内存,不调用相关对象的析构函数
(1)全局重载
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C++17还支持带对齐参数的operator new
(2)类内重载
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注1:operator new/delete,operator new [] / delete[]被重载后,程序员需要在其中编写内存申请和内存释放的逻辑
注2:对于复合类型,执行new操作时,按照以下顺序来确定new进行内存申请,然后调用构造函数
①类内new重载 ②自定义全局new重载 ③语言内建new
注3:对于基本类型,执行new操作时,按照以下顺序来确定new进行内存申请
①自定义全局new重载 ②语言内建new
注4:对于复合类型,执行delete操作时,会先调用析构函数,最后按照以下顺序来确定delete进行内存释放
①类内delete重载 ②自定义全局delete重载 ③语言内建delete
注5:对于基本类型,执行delete操作时,按照以下顺序来确定delete进行内存释放
①自定义全局delete重载 ②语言内建delete
注6:对于复合类型,使用::new和::delete来调用,按照以下顺序来确定全局new/delete
①自定义全局new/delete重载 ②语言内建new/delete
注7:另外,可以把重载后的new/delete当作普通函数一样调用;需要注意的是,此时不会调用构造函数和析构函数,程序员需要自己显示地调用
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 | // operator CTest* p1 = (CTest*)operator new ( sizeof (CTest)); // 调用全局new操作符重载 p1->CTest::CTest(); // 需要显示调用构造函数 p1->~CTest(); // 需要显示调用析构函数 operator delete (p1); // 调用全局delete操作符重载 // ::operator CTest* p2 = (CTest*)::operator new ( sizeof (CTest)); // 调用全局new操作符重载 p2->CTest::CTest(); // 需要显示调用构造函数 p2->~CTest(); // 需要显示调用析构函数 ::operator delete (p2); // 调用全局delete操作符重载 // CTest::operator CTest* p3 = (CTest*)CTest::operator new ( sizeof (CTest)); // 调用类的new操作符重载 p3->CTest::CTest(); // 需要显示调用构造函数 p3->~CTest(); // 需要显示调用析构函数 CTest::operator delete (p3); // 调用类的delete操作符重载 |
placement new
有时可能会有一些分配好的原始内存,我们需要在上面构建对象。placement new可以用来达到此目的。
语言內建的placement new是c++标准程序库的一部分,要使用placement new,必须#include <new>。placement new在已有的内存地址上构建对象,并会调用构造函数。
使用完这个对象后,需要显示调用它的析构函数来做对象的清理工作。
placement new创建的对象不能直接delete进行销毁,至于对象所占的内存如何处理,要看这块内存的具体来源。
placement new的重载及覆盖规则与普通的new是一样的,参见上文。
具体用法:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 | class widget { public : widget( int n); }; widget* constructWidgetInBuf( void * buf, int n) { return new (buf) widget(n); } |
*** new的异常处理 ***
如果new了很大的一块空间,最好是进行异常判断。
1 2 3 4 5 6 7 | try { int * pMem = new int [100000]; } catch (std::bad_alloc& e) // 需要#include <new> { std::cout << e.what() << std::endl; } |
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