C++ 中自主内存管理 new/delete 与 malloc/free 完全详解
C++ 中 new/delete 与 malloc/free 完全详解
一、new/delete 与 malloc/free 的区别
| 特性 | new/delete | malloc/free |
|---|---|---|
| 属于 | C++语言 | C语言 |
| 申请的内存区 | 堆（Heap） | 堆（Heap） |
| 返回类型 | 指向对象类型的指针（自动转换） | void*，需手动强制转换类型 |
| 是否调用构造函数 | 是（调用构造函数） | 否（只分配内存，不调用构造函数） |
| 是否调用析构函数 | 是（调用析构函数） | 否 |
| 申请失败 | 抛出异常（std::bad_alloc） | 返回 NULL |
二、详细解释
1. malloc/free（C语言风格）
malloc(size_t size)：申请一块连续的内存区域，大小为size字节。- 返回
void*，需要强制类型转换成需要的指针类型。 - 不会调用对象的构造函数，只是单纯分配内存。
free(void* ptr)：释放由malloc分配的内存，不调用析构函数。
使用场景：
- 兼容 C 的项目
- 只需要原始内存、不需要对象初始化时
2. new/delete（C++风格）
new Type(args)：分配内存 + 调用构造函数。delete ptr：调用析构函数 + 释放内存。- 可以分配单个对象，也可以分配数组对象（
new Type[n]）。
使用场景：
- 需要构造和析构管理的 C++ 对象
- 更安全、更易用，符合 C++ RAII 风格
三、常见使用示例
1. malloc/free 示例
#include <cstdlib> // for malloc/free
#include <iostream>struct MyStruct {int x;float y;
};int main() {// malloc 分配内存MyStruct* p = (MyStruct*)malloc(sizeof(MyStruct));if (p == nullptr) {std::cerr << "Memory allocation failed!" << std::endl;return 1;}// 手动初始化p->x = 10;p->y = 3.14f;std::cout << "x = " << p->x << ", y = " << p->y << std::endl;// free 释放内存free(p);return 0;
}
2. new/delete 示例
#include <iostream>struct MyStruct {int x;float y;// 构造函数MyStruct(int a, float b) : x(a), y(b) {std::cout << "Constructor called!" << std::endl;}// 析构函数~MyStruct() {std::cout << "Destructor called!" << std::endl;}
};int main() {// new 分配并调用构造函数MyStruct* p = new MyStruct(10, 3.14f);std::cout << "x = " << p->x << ", y = " << p->y << std::endl;// delete 调用析构函数并释放delete p;return 0;
}
3. new/delete[]（数组版本）
#include <iostream>int main() {// 分配一个数组int* arr = new int[5];for (int i = 0; i < 5; ++i)arr[i] = i * 10;for (int i = 0; i < 5; ++i)std::cout << arr[i] << " ";std::cout << std::endl;// 必须使用 delete[] !!!delete[] arr;return 0;
}
四、注意事项总结（超级重要）
| 项目 | 说明 |
|---|---|
| 1 | new 和 delete 要成对使用 |
| 2 | new[] 和 delete[] 要成对使用（不是 delete！！！） |
| 3 | 不要混用 malloc 和 delete，或 new 和 free（严重错误！） |
| 4 | 避免内存泄漏：申请的内存必须释放，否则内存泄漏 |
| 5 | 申请后立即检查返回值：malloc 返回 NULL，new 可以捕捉异常 |
| 6 | 构造/析构问题：malloc 不负责对象构造，new 是 |
| 7 | 自定义 new/delete：可以通过重载 operator new / operator delete 控制内存分配策略（如内存池优化） |
| 8 | 异常安全：尽量使用智能指针（如 std::unique_ptr、std::shared_ptr）避免手动管理内存错误 |
五、常见错误示例
// 错误示例1：malloc分配，用delete释放
int* p = (int*)malloc(sizeof(int));
delete p; // ❌ 错，应使用 free(p);// 错误示例2：new分配，用free释放
int* q = new int(5);
free(q); // ❌ 错，应使用 delete q;// 错误示例3：new[]配delete
int* arr = new int[10];
delete arr; // ❌ 错，应使用 delete[] arr;
小结
malloc/free | new/delete |
|---|---|
| 只分配/释放内存，不调用构造析构函数 | 分配内存并调用构造/析构函数 |
返回 void* | 返回对应类型的指针 |
| C 风格 | C++ 风格 |
| 适合简单内存申请（不需要对象管理） | 适合对象创建与销毁（有构造析构过程） |
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