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 一.c++中new的三種使用方法包括：plain new， nothrow new 和 placement new。

      1. plain new 就是我們最常使用的new的方式，在C++中的定義如下：

    1.1 void* operator new(std::size_t) throw(std::bad_alloc);

    1.2  void operator delete( void *) throw();

          plain new在分配失敗的情況下，拋出異常std::bad_alloc而不是返回NULL。

 

      2. nothrow new 是不拋出異常的運(yùn)算符new的形式。nothrow new在失敗時(shí)，返回NULL。定義如下：

       2.1 void * operator new(std::size_t, const std::nothrow_t&) throw();

       2.2 void operator delete(void*) throw();

   

 3. placement new 意即“放置”，這種new允許在一塊已經(jīng)分配成功的內(nèi)存上重新構(gòu)造對(duì)象或?qū)ο髷?shù)組。placement new不用擔(dān)心內(nèi)存分配失敗，因?yàn)樗�根本不分配�?nèi)存，它做的唯一一件事情就是調(diào)用對(duì)象的構(gòu)造函數(shù)。定義如下：

      3.1 void* operator new(size_t, void*);

     3.2 void operator delete(void*, void*);

palcement new 的主要用途就是反復(fù)使用已分配的內(nèi)存，避免多次分配的開(kāi)銷(xiāo)和風(fēng)險(xiǎn)。

 

二.malloc的用法

       1.概念

                 ‌malloc函數(shù)‌在C語(yǔ)言中用于動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存。其全稱(chēng)是memory allocation，用于申請(qǐng)一塊連續(xù)的指定大小的內(nèi)存塊區(qū)域，并以void*類(lèi)型返回分配的內(nèi)存區(qū)域地址。malloc函數(shù)的原型為：

                 void *malloc(unsigned int size);

               該函數(shù)在內(nèi)存的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū)中分配一個(gè)長(zhǎng)度為size的連續(xù)空間。如果分配成功，則返回指向被分配內(nèi)存的指針；如果分配失敗，則返回空指針NULL。malloc函數(shù)返回的指針需要通過(guò)類(lèi)型轉(zhuǎn)換才能用于具體的數(shù)據(jù)對(duì)象。

1. ‌分配內(nèi)存‌：使用malloc函數(shù)分配指定大小的內(nèi)存塊。例如，分配100個(gè)字節(jié)的內(nèi)存：

int *ptr = (int*)malloc(100 * sizeof(int));

三. new和malloc的區(qū)別

1. 申請(qǐng)的內(nèi)存所在位置

　　new操作符從自由存儲(chǔ)區(qū)（free store）上為對(duì)象動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存空間，而malloc函數(shù)從堆上動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存。

　　自由存儲(chǔ)區(qū)是C++基于new操作符的一個(gè)抽象概念，凡是通過(guò)new操作符進(jìn)行內(nèi)存申請(qǐng)，該內(nèi)存即為自由存儲(chǔ)區(qū)。而堆是操作系統(tǒng)中的術(shù)語(yǔ)，是操作系統(tǒng)所維護(hù)的一塊特殊內(nèi)存，用于程序的內(nèi)存動(dòng)態(tài)分配，C語(yǔ)言使用malloc從堆上分配內(nèi)存，使用free釋放已分配的對(duì)應(yīng)內(nèi)存。

　　那么自由存儲(chǔ)區(qū)是否能夠是堆（問(wèn)題等價(jià)于new是否能在堆上動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存），這取決于operator new 的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。自由存儲(chǔ)區(qū)不僅可以是堆，還可以是靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)，這都看operator new在哪里為對(duì)象分配內(nèi)存。

　　特別的，new甚至可以不為對(duì)象分配內(nèi)存！定位new的功能可以辦到這一點(diǎn)：

new (place_address) type

　　place_address為一個(gè)指針，代表一塊內(nèi)存的地址。當(dāng)使用上面這種僅以一個(gè)地址調(diào)用new操作符時(shí)，new操作符調(diào)用特殊的operator new，也就是下面這個(gè)版本：

void * operator new (size_t,void *) //不允許重定義這個(gè)版本的operator new

　　這個(gè)operator new不分配任何的內(nèi)存，它只是簡(jiǎn)單地返回指針實(shí)參，然后右new表達(dá)式負(fù)責(zé)在place_address指定的地址進(jìn)行對(duì)象的初始化工作。

2.返回類(lèi)型安全性

　　new操作符內(nèi)存分配成功時(shí)，返回的是對(duì)象類(lèi)型的指針，類(lèi)型嚴(yán)格與對(duì)象匹配，無(wú)須進(jìn)行類(lèi)型轉(zhuǎn)換，故new是符合類(lèi)型安全性的操作符。而malloc內(nèi)存分配成功則是返回void * ，需要通過(guò)強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換將void*指針轉(zhuǎn)換成我們需要的類(lèi)型。

3.內(nèi)存分配失敗時(shí)的返回值

　　new內(nèi)存分配失敗時(shí)，會(huì)拋出bad_alloc異常，它不會(huì)返回NULL；malloc分配內(nèi)存失敗時(shí)返回NULL。

　　在使用C語(yǔ)言時(shí)，我們習(xí)慣在malloc分配內(nèi)存后判斷分配是否成功：示例如下：

int *a = (int *)malloc ( sizeof (int ));

if(NULL == a){

…

}

else

{

  ...

}

　c++中正確的做法應(yīng)該是使用異常機(jī)制：

try

{

  int *a = new int();

}catch (bad_alloc &obj)

{  

    ...

}

 

4.是否需要指定內(nèi)存大小

　　使用new操作符申請(qǐng)內(nèi)存分配時(shí)無(wú)須指定內(nèi)存塊的大小，編譯器會(huì)根據(jù)類(lèi)型信息自行計(jì)算，而malloc則需要顯式地指出所需內(nèi)存的尺寸。

class Demo{...

 

};

 

int main()

{

    Demo * ptr = new Demo ;

Demo * ptr = (Demo *)malloc(sizeof(Demo )); //需要顯式指定所需內(nèi)存大小sizeof(Demo );

}

 

　　當(dāng)然了，我這里使用malloc來(lái)為我們自定義類(lèi)型分配內(nèi)存是不怎么合適的，請(qǐng)看下一條。

 

5.是否調(diào)用構(gòu)造函數(shù)/析構(gòu)函數(shù)

　　使用new操作符來(lái)分配對(duì)象內(nèi)存時(shí)會(huì)經(jīng)歷三個(gè)步驟：

　　第一步：調(diào)用operator new 函數(shù)（對(duì)于數(shù)組是operator new[]）分配一塊足夠大的，原始的，未命名的內(nèi)存空間以便存儲(chǔ)特定類(lèi)型的對(duì)象。

　　第二步：編譯器運(yùn)行相應(yīng)的構(gòu)造函數(shù)以構(gòu)造對(duì)象，并為其傳入初值。

　　第三部：對(duì)象構(gòu)造完成后，返回一個(gè)指向該對(duì)象的指針。

　　使用delete操作符來(lái)釋放對(duì)象內(nèi)存時(shí)會(huì)經(jīng)歷兩個(gè)步驟：

　　第一步：調(diào)用對(duì)象的析構(gòu)函數(shù)。

　　第二步：編譯器調(diào)用operator delete(或operator delete[])函數(shù)釋放內(nèi)存空間。

　　總之來(lái)說(shuō)，new/delete會(huì)調(diào)用對(duì)象的構(gòu)造函數(shù)/析構(gòu)函數(shù)以完成對(duì)象的構(gòu)造/析構(gòu)。而malloc則不會(huì)。示例如下：

class Demo

{

 

public:

    Demo() :a(1), b(1.2)

    {

        cout << __LINE__ << ":" << __func__ << endl;

    }

 

private:  

 

   int a;

    double b;

};

 

int main()

 

{

 

  Demo * ptr = (Demo*)malloc(sizeof(Demo)); //構(gòu)造函數(shù)沒(méi)有調(diào)用

 

   return 0;

 

}

 

 

而使用new來(lái)分配對(duì)象時(shí)，示例如下:

class Demo

{                                                      

public:

    Demo() :a(1), b(1.2)

    {   

        cout << a << ":" << b << endl;

    }   

 

private:

    int a;

    double b;

};

 

int main()

{

    Demo * ptr = new Demo;

    return 0;

}

6.對(duì)數(shù)組的處理

　　C++提供了new[]與delete[]來(lái)專(zhuān)門(mén)處理數(shù)組類(lèi)型:

      A * ptr = new A[10];//分配10個(gè)A對(duì)象

 

　　使用new[]分配的內(nèi)存必須使用delete[]進(jìn)行釋放：

      delete [] ptr;

 

　　new對(duì)數(shù)組的支持體現(xiàn)在它會(huì)分別調(diào)用構(gòu)造函數(shù)函數(shù)初始化每一個(gè)數(shù)組元素，釋放對(duì)象時(shí)為每個(gè)對(duì)象調(diào)用析構(gòu)函數(shù)。注意delete[]要與new[]配套使用，不然會(huì)找出數(shù)組對(duì)象部分釋放的現(xiàn)象，造成內(nèi)存泄漏。

　　至于malloc，它并知道你在這塊內(nèi)存上要放的數(shù)組還是啥別的東西，反正它就給你一塊原始的內(nèi)存，在給你個(gè)內(nèi)存的地址就完事。所以如果要?jiǎng)討B(tài)分配一個(gè)數(shù)組的內(nèi)存，還需要我們手動(dòng)指定數(shù)組的大�。�

    int * ptr = (int *) malloc( sizeof(int)* 10 );//分配一個(gè)10個(gè)int元素的數(shù)組

 

7.new與malloc是否可以相互調(diào)用

　　operator new /operator delete的實(shí)現(xiàn)可以基于malloc，而malloc的實(shí)現(xiàn)不可以去調(diào)用new。下面是編寫(xiě)operator new /operator delete 的一種簡(jiǎn)單方式，其他版本也與之類(lèi)似：

1. void * operator new (sieze_t size)

2. {

3.     if(void * mem = malloc(size)

4.         return mem;

5.     else

6.         throw bad_alloc();

7. }

8. void operator delete(void *mem) noexcept

9. {

10.       free(mem);

11. }

 

8.是否可以被重載

　　opeartor new /operator delete可以被重載。標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)是定義了operator new函數(shù)和operator delete函數(shù)的8個(gè)重載版本：

//這些版本可能拋出異常

1. void * operator new(size_t);

2. void * operator new[](size_t);

3. void * operator delete (void * )noexcept;

4. void * operator delete[](void *0）noexcept;

//這些版本承諾不拋出異常

5. void * operator new(size_t ,nothrow_t&) noexcept;

6. void * operator new[](size_t, nothrow_t& );

7. void * operator delete (void *,nothrow_t& )noexcept;

8. void * operator delete[](void *0,nothrow_t& ）noexcept;

　　我們可以自定義上面函數(shù)版本中的任意一個(gè)，前提是自定義版本必須位于全局作用域或者類(lèi)作用域中。太細(xì)節(jié)的東西不在這里講述，總之，我們知道我們有足夠的自由去重載operator new /operator delete ,以決定我們的new與delete如何為對(duì)象分配內(nèi)存，如何回收對(duì)象。

　　而malloc/free并不允許重載。

9. 能夠直觀地重新分配內(nèi)存

　　使用malloc分配的內(nèi)存后，如果在使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)內(nèi)存不足，可以使用realloc函數(shù)進(jìn)行內(nèi)存重新分配實(shí)現(xiàn)內(nèi)存的擴(kuò)充。realloc先判斷當(dāng)前的指針?biāo)�指�?nèi)存是否有足夠的連續(xù)空間，如果有，原地?cái)U(kuò)大可分配的內(nèi)存地址，并且返回原來(lái)的地址指針；如果空間不夠，先按照新指定的大小分配空間，將原有數(shù)據(jù)從頭到尾拷貝到新分配的內(nèi)存區(qū)域，而后釋放原來(lái)的內(nèi)存區(qū)域。

　　new沒(méi)有這樣直觀的配套設(shè)施來(lái)擴(kuò)充內(nèi)存。

10. 客戶(hù)處理內(nèi)存分配不足

　　在operator new拋出異常以反映一個(gè)未獲得滿(mǎn)足的需求之前，它會(huì)先調(diào)用一個(gè)用戶(hù)指定的錯(cuò)誤處理函數(shù)，這就是new-handler。new_handler是一個(gè)指針類(lèi)型：

1. namespace std

2. {

3. typedef void (*new_handler)();

4. }

　　指向了一個(gè)沒(méi)有參數(shù)沒(méi)有返回值的函數(shù),即為錯(cuò)誤處理函數(shù)。為了指定錯(cuò)誤處理函數(shù)，客戶(hù)需要調(diào)用set_new_handler，這是一個(gè)聲明的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)函數(shù):

1. namespace std

2. {

3.     new_handler set_new_handler(new_handler p ) throw();

4. }

　　set_new_handler的參數(shù)為new_handler指針，指向了operator new 無(wú)法分配足夠內(nèi)存時(shí)該調(diào)用的函數(shù)。其返回值也是個(gè)指針，指向set_new_handler被調(diào)用前正在執(zhí)行（但馬上就要發(fā)生替換）的那個(gè)new_handler函數(shù)。

　　對(duì)于malloc，客戶(hù)并不能夠去編程決定內(nèi)存不足以分配時(shí)要干什么事，只能看著malloc返回NULL。

總結(jié)

　　將上面所述的10點(diǎn)差別整理成表格：